PVD（物理氣相沉積）

名詞解釋

          PVD是英文Physical Vapor Deposition（物理氣相沉積）的縮寫(xiě)，是指在真空條件下，采用低電壓、大電流的電弧放電技術(shù)，利用氣體放電使靶材蒸發(fā)并使被蒸發(fā)物質(zhì)與氣體都發(fā)生電離，利用電場(chǎng)的加速作用，使被蒸發(fā)物質(zhì)及其反應(yīng)產(chǎn)物沉積在工件上。 

技術(shù)發(fā)展

          PVD技術(shù)出現(xiàn)于，制備的薄膜具有高硬度、低摩擦系數(shù)、很好的耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。最初在高速鋼刀具領(lǐng)域的成功應(yīng)用引起了世界各國(guó)制造業(yè)的高度重視，人們?cè)陂_(kāi)發(fā)高性能、高可靠性涂層設(shè)備的同時(shí)，也在硬質(zhì)合金、陶瓷類刀具中進(jìn)行了更加深入的涂層應(yīng)用研究。與CVD工藝相比，PVD工藝處理溫度低，在600℃以下時(shí)對(duì)刀具材料的抗彎強(qiáng)度無(wú)影響；薄膜內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)為壓應(yīng)力，更適于對(duì)硬質(zhì)合金精密復(fù)雜刀具的涂層；PVD工藝對(duì)環(huán)境無(wú)不利影響，符合現(xiàn)代綠色制造的發(fā)展方向。當(dāng)前PVD涂層技術(shù)已普遍應(yīng)用于硬質(zhì)合金立銑刀、鉆頭、階梯鉆、油孔鉆、鉸刀、絲錐、可轉(zhuǎn)位銑刀片、車(chē)刀片、異形刀具、焊接刀具等的涂層處理。

         PVD技術(shù)不僅提高了薄膜與刀具基體材料的結(jié)合強(qiáng)度，涂層成分也由第一代的TiN發(fā)展為T(mén)iC、TiCN、ZrN、CrN、MoS2、TiAlN、TiAlCN、TiN-AlN、CNx、DLC和ta－C等多元復(fù)合涂層。 [2]

涂層技術(shù)

           增強(qiáng)型磁控陰極弧：陰極弧技術(shù)是在真空條件下，通過(guò)低電壓和高電流將靶材離化成離子狀態(tài)，從而完成薄膜材料的沉積。增強(qiáng)型磁控陰極弧利用電磁場(chǎng)的共同作用，將靶材表面的電弧加以有效地控制，使材料的離化率更高，薄膜性能更加優(yōu)異。

           過(guò)濾陰極?。?/span>過(guò)濾陰極電弧(FCA )配有高效的電磁過(guò)濾系統(tǒng)，可將離子源產(chǎn)生的等離子體中的宏觀粒子、離子團(tuán)過(guò)濾干凈，經(jīng)過(guò)磁過(guò)濾后沉積粒子的離化率為100%，并且可以過(guò)濾掉大顆粒， 因此制備的薄膜非常致密和平整光滑，具有抗腐蝕性能好，與機(jī)體的結(jié)合力很強(qiáng)。

          磁控濺射：在真空環(huán)境下，通過(guò)電壓和磁場(chǎng)的共同作用，以被離化的惰性氣體離子對(duì)靶材進(jìn)行轟擊，致使靶材以離子、原子或分子的形式被彈出并沉積在基件上形成薄膜。根據(jù)使用的電離電源的不同，導(dǎo)體和非導(dǎo)體材料均可作為靶材被濺射。

          離子束DLC：碳?xì)錃怏w在離子源中被離化成等離子體，在電磁場(chǎng)的共同作用下，離子源釋放出碳離子。離子束能量通過(guò)調(diào)整加在等離子體上的電壓來(lái)控制。碳?xì)潆x子束被引到基片上，沉積速度與離子電流密度成正比。星弧涂層的離子束源采用高電壓，因而離子能量更大，使得薄膜與基片結(jié)合力很好；離子電流更大，使得DLC膜的沉積速度更快。離子束技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)在于可沉積超薄及多層結(jié)構(gòu)，工藝控制精度可達(dá)幾個(gè)埃，并可將工藝過(guò)程中的顆料污染所帶來(lái)的缺陷降至最小。