PVD（Physical Vapor Deposition）涂层技术是一种真正能够获得纳米级到微米级涂层且无污染的环保型表面处理方法和薄膜材料制备技术,其制备的薄膜可以完美匹配各种复杂工况,是所有制造业必不可少的工艺。其中多弧离子镀膜技术的发展是最快的,它已经成为当今最先进的表面处理和材料制备方式之一,技术的核心是多弧离子源及其配套技术。目前,多弧离子镀膜在工作时的主要问题是:产生大液滴溅射、磁场可调性差以及靶材利用率低等。本文针对这些问题,以南京质子源工程技术研究院“第三代多弧离子镀膜机设计开发”为背景,通过重新设计离子源的磁场、优化靶材冷却的方式进一步降低大液滴飞溅现象,提高靶材利用率,并且开发出具有保护系统、自动工艺的控制系统,通过实验验证方案的可行性。首先,根据弧斑的生成机理和不同的磁场位形对弧斑运动的影响,提出离子源磁场的设计要求,通过Solid Works建立第三代镀膜机离子源的有关磁场组件,并在Mag Net磁场仿真软件中进行磁场仿真,通过分析发现新型离子源的磁场有效地解决了传统离子源静态磁路的弊端。接着通过ANSYS仿真发现靶材离化过程中会发生较为严重的变形,甚至会发生靶材开裂的现象,基于此提出靶材“近直冷”的冷却方式,通过ANSYS分析对比间接水冷与“近直冷”的效果,验证该冷却方式的可行性。最后根据分析结果确定了多弧离子镀膜机的总体控制方案,设计了以三菱PLC和Fame View组态软件为核心的控制系统,在搭建完成的多弧离子镀膜机上进行氮化钛等镀膜实验,结果表明该新型磁场及“近直冷”的冷却方式可以有效地降低大液滴飞溅,提高了靶材的利用率,多弧离子镀膜机的整体性能得到优化。