离子源辅助镀膜技术

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真空镀膜技术

真空镀膜技术 磁控溅射膜即物理气相沉积(PVD) 金属镀膜不一定用磁控溅射，可以根据成本&工艺需求选择合理的沉积方法，具体有： 物理气相沉积(PVD)技术 第一节概述 物理气相沉积技术早在20世纪初已有些应用，但在最近30年迅速发展，成为一门极具广阔应用前景的新技术。，并向着环保型、清洁型趋势发展。20世纪90年代初至今，在钟表行业，尤其是高档手表金属外观件的表面处理方面达到越来越为广泛的应用。 物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)技术表示在真空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。物理气相沉积的主要方法有，真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜，及分子束外延等。发展到目前，物理气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。 真空蒸镀基本原理是在真空条件下，使金属、金属合金或化合物蒸发，然后沉积在基体表面上，蒸发的方法常用电阻加热，高频感应加热，电子柬、激光束、离子束高能轰击镀料，使蒸发成气相，然后沉积在基体表面，历史上，真空蒸镀是PVD法中使用最早的技术。 溅射镀膜基本原理是充氩(Ar)气的真空条件下，使氩气进行辉光放电，这时氩(Ar)原子电离成氩离子(Ar+)，氩离子在电场力的作用下，加速轰击以镀料制作的阴极靶材，靶材会被溅射出来而沉积到工件表面。如果采用直流辉光放电，称直流(Qc)溅射，射频(RF)辉光放电引起的称射频溅射。磁控(M)辉光放电引起的称磁控溅射。电弧等离子体镀膜基本原理是在真空条件下，用引弧针引弧，使真空金壁(阳极)和镀材(阴极)之间进行弧光放电，阴极表面快速移动着多个阴极弧斑，不断迅速蒸发甚至“异华”镀料，使之电离成以镀料为主要成分的电弧等离子体，并能迅速将镀料沉积于基体。因为有多弧斑，所以也称多弧蒸发离化过程。 离子镀基本原理是在真空条件下，采用某种等离子体电离技术，使镀料原子部分电离成离子，同时产生许多高能量的中性原子，在被镀基体上加负偏压。这样在深度负偏压的作用下，离子沉积于基体表面形成薄膜。 物理气相沉积技术基本原理可分三个工艺步骤： (1)镀料的气化：即使镀料蒸发，异华或被溅射，也就是通过镀料的气化源。 (2)镀料原子、分子或离子的迁移：由气化源供出原子、分子或离子经过碰撞后，产生多种反应。 (3)镀料原子、分子或离子在基体上沉积。 物理气相沉积技术工艺过程简单，对环境改善，无污染，耗材少，成膜均匀致密，与基体的结合力强。该技术广泛应用于航空航天、电子、光学、机械、建筑、轻工、冶金、材料等领域，可制备具有耐磨、耐腐饰、装饰、导电、绝缘、光导、压电、磁性、润滑、超导等特性的膜层。

离子镀膜 (PVD ) 技术和设备常见问题解答

离子镀膜(PVD ) 技术和设备常见问题解答 Q1: 请问什么是PVD？ A1: PVD是英文Physical Vapor Deposition的缩写，中文意思是“物理气相沉积”，是指在真空条件下，用物理的方法使材料沉积在被镀工件上的薄膜制备技术。 Q2: 请问什么是PVD镀膜？什么是PVD镀膜机？ A2: PVD(物理气相沉积)技术主要分为三类，真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。相对于PVD技术的三个分类，相应的真空镀膜设备也就有真空蒸发镀膜机、真空溅射镀膜机和真空离子镀膜机。 近十多年来，真空离子镀技术的发展是最快的，它已经成为了当代最先进的表面处理方法之一。我们通常所说的PVD镀膜，指的就是真空离子镀膜；通常所说的PVD镀膜机，指的也就是真空离子镀膜机。 Q3: 请问PVD镀膜的具体原理是什么？ A3: 离子镀膜（PVD镀膜）技术，其原理是在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质电离，在电场的作用下，使被蒸发物质或其反应产物沉积在工件上。 Q4: 请问PVD镀膜与传统的化学电镀（水电镀）相比有何优点？ A4: PVD镀膜与传统的化学电镀的相同点是，两者都属于表面处理的范畴，都是通过一定的方式使一种材料覆盖在另一种材料的表面。 两者的不同点是：PVD镀膜膜层与工件表面的结合力更大，膜层的硬度更高，耐磨性和耐腐蚀性更好，膜层的性能也更稳定；PVD镀膜可以镀的膜层的种类更为广泛，可以镀出的各种膜层的颜色也更多更漂亮；PVD镀膜不会产生有毒或有污染的物质。 Q5: 请问PVD镀膜能否代替化学电镀？ A5: 在现阶段，PVD镀膜是不能取代化学电镀的，并且除了在不锈钢材料表面可直接进行PVD镀膜外，在很多其他材料（如锌合金、铜、铁等）的工件上进行PVD镀膜前，都需要先对它们进行化学电镀Cr(铬)。PVD镀膜主要应用在一些比较高档的五金制品上，对那些价格较低的五金制品通常也只是进行化学电镀而不做PVD镀膜。 Q6: 请问采用PVD镀膜技术镀出的膜层有什么特点？ A6: 采用PVD镀膜技术镀出的膜层，具有高硬度、高耐磨性（低摩擦系数）、很好的耐腐蚀性和化学稳定性等特点，膜层的寿命更长；同时膜层能够大幅度提高工件的外观装饰性能。 Q7: 请问PVD能在镀在什么基材上？ A7: PVD膜层能直接镀在不锈钢以及硬质合金上，对锌合金、铜、铁等压铸件应先进行化学电镀铬，然后才适合镀PVD。 Q8: 请问PVD镀膜能够镀出的膜层种类有那些？ A8: PVD镀膜技术是一种能够真正获得微米级镀层且无污染的环保型表面处理方法，它能够

真空镀膜机的详细结构

真空镀膜机的详细结构 高真空镀膜机，镀膜机是目前制作真空条件应用最为广泛的设备。其相关组成及各部件：机械泵、增压泵、油扩散泵、冷凝泵、真空测量系统. 下面本人详细介绍各部分的组成及工作原理。 一、真空主体——真空腔 根据加工产品要求的各异，真空腔的大小也不一样，目前应用最多的有直径1.3M、0.9M、1.5M、1.8M 等，腔体由不锈钢材料制作，要求不生锈、坚实等，真空腔各部分有连接阀，用来连接各抽气泵浦。 二、辅助抽气系统 此排气系统采用“扩散泵+机械泵＋罗茨泵＋低温冷阱＋p olycold”组成 排气流程为：机械泵先将真空腔抽至小于2.0*10-2PA左右的低真空状态，为扩散泵后继抽真空提供前提，之后当扩散泵抽真空腔的时候，机械泵又配合油扩散泵组成串联，以这样的方式完成抽气动作。 排气系统为镀膜机真空系统的重要部分，主要有由机械泵、增压泵（主要介绍罗茨泵）、油扩散泵三大部分组成。 机械泵：也叫前级泵，机械泵是应用最广泛的一种低真空泵，它是用油来保持密封效果并依靠机械的方法不断的改变泵内吸气空腔的体积，使被抽容器内气体的体积不断膨胀从而获得真空。 机械泵有很多种，常用的有滑阀式（此主要应用于大型设备）、活塞往复式、定片式和旋片式（此目前应用最广泛，本文主要介绍）四种类型。 机械泵常常被用来抽除干燥的空气，但不能抽除含氧量过高、有爆炸性和腐蚀性的气体，机械泵一般被用来抽除永久性的气体，但是对水气没有好的效果，所以它不能抽除水气。旋片泵中起主要作用的部件是定子、转子、弹片等，转子在定子里面但与定子不同心轴，象两个内切圆，转子槽内装有两片弹片，两弹片中间装有弹簧，保证了弹片紧紧贴在定子的内壁。 它的两个弹片交替起着两方面的作用，一方面从进气口吸进气体，另一方面压缩已经吸进的气体，将气体排出泵外。转子每旋转一周，泵完成两次吸气和两次排气。当泵连续顺时针转动时，旋片泵不断的通过进气口吸入气体，又从排气口不断的排出泵外，实现对容器抽气的目的。为了提高泵的极限真空度，均将泵的定子浸在油里面这样，在各处的间隙中及有害空间里面经常保持足够的油，把空隙填满，所以油一方面起到了润滑作用，另一方面又起了密封和堵塞缝隙及有害空间的作用，防止气体分子通过各种渠道反流到压强低的空间去。 机械泵是从大气开始工作的，它的主要参数有极限真空，抽气速率，此为设计与选用机械泵的重要依据。单级泵可以将容器从大气抽到1.0*10-1PA的极限真空，双级机械泵可以将容器从大气抽到6.7*10-2帕，甚至更高。 抽气速率，是指旋片泵按额定转数运转时，单位时间内所能排出气体的体积，可以用下公式计算： Sth=2nVs=2nfsL fs表示吸气结束时空腔截面积，L表示空腔长度，系数表示转子每旋转一周有两次排气过程，Vs表示当转子处于水平位置的时候，吸气结束，此时空腔内的体积最大，转速为n。

各种镀膜机工作原理介绍-Word整理

各种镀膜机工作原理介绍 1．空心阴极离子镀原理 在本底真空为高真空的条件下，由阴极中通入氩器气（1-10-2） 在阴极与辅助阳极之间加上引弧电压，使氩气发生辉光放电，在空心阴极内产生低压等离子体放电，阴极温度升高到2300-2400K 时，由冷阴极放电转为热阴极放电，开始热电子发射，放电转为稳定状态。通入反应气体，可以制化合膜。 2.测控溅射工作原理 先将真空室预抽至10-3Pa，然后通入气体（如氩气），气压为1-10 Pa时，给靶加负电压，产生辉光放电，电子在电场正作用下加速飞向基片时，与氩原子碰撞，电离出Ar和另一个电子；

轰击靶材，由二次电子电离的越来越多，不断轰击靶材；磁场改变电子的运动方向，以电磁场束缚和延长电子的运动轨迹，从而提高电子对工作气体的电离几率。 3.多弧离子镀工作原理 其工作原理为冷阴极自持弧光放电，其物理基础为场致发射。 被镀材料接阴极，真空室接阳极，真空室抽为高真空时，引发电极启动器，接触拉开，此时，阴极与阳极之间形成稳定的电弧放电，阴极表面布满飞速游动的阴极斑，部分离子对阴极斑的轰击使其变成点蒸发源，以若干个电弧蒸发源为核心的为多弧离子镀。

4.电阻蒸发式镀膜机 膜材即要镀的材料放于蒸发舟中，置于真空室中，抽到一定真空时，通过电阻加热膜材，使其蒸发，当蒸发分子的平均自由程大于蒸发源至基片的线性尺寸时，原子和分子从蒸发源中逸出后，到达基片形成膜。为了使膜厚均匀，可以利用电机带动基片旋转，并用膜厚仪控制膜厚，制出优质膜。 5.E型枪工作原理 阴极灯丝加热后发射具有0.3 EV初动能的热电子，这些热电子在灯丝阴极与阳极之间的电场作用下加速并会聚成束状。在电磁线圈的磁场中，电子束沿E x B的方向偏转，通过阴极时，电子的能量提高到10KV，通过阳极电子偏转270度角而入射坩埚内的膜材表面上，轰击膜材使其蒸发。

真空镀膜机构成

JN-CLD系列真空磁控溅射镀膜机型号及技术参数 性能型号JN-CLD-700 JN-CLD-900 JN-CLD-1000 JN-CLD-1250 JN-CLD-1400 JN-CLD-1600 镀膜室尺寸Ф700×H900 mm Ф900×H1100m m Ф1000×H1200 mm Ф1250×H1350 mm Ф1400×H1600 mm Ф1600×H1800m m 电源类型灯丝电源、脉冲偏压电源、直流磁控电源、中频磁控电源、射频磁控电源、线性离化源 真空室结构立式双开门、立式前开门结构、后置抽气系统 真空室材质优质不锈钢材质腔体 极限真空 6.0×10-4Pa 抽气时间 (空载） 从大气抽至8.0×10-3Pa≤15分钟 真空获得系 统 扩散泵或分子泵+罗茨泵+机械泵+维持泵（具体型号可根据客户的要求进行配置） 镀膜方式磁控溅射镀膜 制膜种类金属膜、反应膜、化合物膜、多层膜、半导体膜 磁控靶类型矩形磁控靶、圆柱形磁控靶、孪生磁控对靶 磁控电源功 率及磁控靶 数量 根据不同镀膜工艺和客户的需求进行选配 偏压电源10KW/1台20KW/1台20KW/1台30KW/1台40KW/1台50KW/1台工件转架 转动方式行星式公自转、变频调速（可控可调） 工艺气体3路或4路工艺气体流量控制及显示系统选配自动加气系统 冷却方式水循环冷却方式，另需配冷却水塔或工业冷水机或深冷系统。（客户提供） 控制方式手动/自动一体化方式、触摸屏操作、PLC或计算机控制 整机总功率30KW 35KW 40KW 50KW 65KW 80KW 报警及保护对泵和靶等缺水、过流过压、断路等异常情况进行报警，并执行相应保护措施及电气联锁功能。设备占地面 积 W2m×L3m W2.5m×L3.5m W3m×L4m W4m×L5m W4.5m×L6m W5m×L7m 其他技术参水压≥0.2MPa、水温≤25℃、气压0.5-0.8MPa

多弧离子镀膜设备

多弧离子镀膜设备是一种高效、无害、无污染的离子镀膜设备，具有沉积速度快、离化率高、离子能量大、设备操作简单、成本低、生产量大的优点。 磁控、中频、多弧离子镀膜设备主要是（集）直流磁控溅射，中频溅射和电弧离子蒸发三种技术融合一体，结合线性离化源及脉冲偏压镀膜可使沉积颗粒细化膜层各项性能提高，能在金属制品及非金属表面镀制合金膜、化合物膜、多层复合膜等。经公司技术人员多年专注研发，通过特有的阴极电弧离子和非平衡磁控系统，开发出整套PROPOWER系列计算机自动控制系统，使镀膜层附着有力致密、从复度一致性好等特点，解决了人工手动操作复杂性、膜层颜色不一致等问题。广泛适用于手表、手机壳、五金、洁具、餐具、及要求耐磨起硬的刀具、模具等。镀制TiN、TiCN、CrN、TiALN、TiNbN、TiCrN、TiNC及各类金钢石膜（DLC）。 1.磁控溅射原理是基于阴极辉光放电理论，把阴极表面磁声扩展到接近工件表面，提高了溅射原子离化率。既保留磁控溅射的细腻又增强了表面光泽度。 2.电弧等离子体蒸发源性能可靠，在优化阴极及磁场结构镀膜时可在30A电流下工作，镀膜层和基底界面产生原子扩散，又具有离子束辅助沉积的特点。 本公司可根据用户要求设计各种规格型号的真空镀膜机。真空机组及电控系统也可根据用户要求进行设计配置。 该系列设备用于不同档次五金产品，一般的建筑五金件、锁具，用多弧离子镀膜设备可胜任，中高档次产品如表带、表壳、眼镜框、手机壳、高尔夫球具、卫浴洁具、饰品等，一般采用电弧/中频（+直流）磁控溅射复合型镀膜设备，根据装载量选用大小机型。该设备可镀黄金色、玫瑰金、咖啡色、棕色、古铜色、蓝色等装饰膜。

各种镀膜机工作原理介绍

各种镀膜机工作原理介绍-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

各种镀膜机工作原理介绍 1．空心阴极离子镀原理 在本底真空为高真空的条件下，由阴极中通入氩器气（1-10-2） 在阴极与辅助阳极之间加上引弧电压，使氩气发生辉光放电，在空心阴极内产生低压等离子体放电，阴极温度升高到2300-2400K时，由冷阴极放电转为热阴极放电，开始热电子发射，放电转为稳定状态。通入反应气体，可以制化合膜。 2.测控溅射工作原理 先将真空室预抽至10-3Pa，然后通入气体（如氩气），气压为1-10 Pa时，给靶加负电压，产生辉光放电，电子在电场正作用下加速飞向基片时，与氩原子碰撞，电离出Ar和另一个电子； 轰击靶材，由二次电子电离的越来越多，不断轰击靶材；磁场改变电子的运动方向，以电磁场束缚和延长电子的运动轨

迹，从而提高电子对工作气体的电离几率。 3.多弧离子镀工作原理 其工作原理为冷阴极自持弧光放电，其物理基础为场致发射。 被镀材料接阴极，真空室接阳极，真空室抽为高真空时，引发电极启动器，接触拉开，此时，阴极与阳极之间形成稳定的电弧放电，阴极表面布满飞速游动的阴极斑，部分离子对阴极斑的轰击使其变成点蒸发源，以若干个电弧蒸发源为核心的为多弧离子镀。 4.电阻蒸发式镀膜机 膜材即要镀的材料放于蒸发舟中，置于真空室中，抽到一定真空时，通过电阻加热膜材，使其蒸发，当蒸发分子的平均自由程大于蒸发源至基片的线性尺寸时，原子和分子从蒸发源中逸出后，到达基片形成

膜。为了使膜厚均匀，可以利用电机带动基片旋转，并用膜厚仪控制膜厚，制出优质膜。 5.E型枪工作原理 阴极灯丝加热后发射具有0.3 EV初动能的热电子，这些热电子在灯丝阴极与阳极之间的电场作用下加速并会聚成束状。在电磁线圈的磁场中，电子束沿E x B的方向偏转，通过阴极时，电子的能量提高到 10KV，通过阳极电子偏转270度角而入射坩埚内的膜材表面上，轰击膜材使其蒸发。 6.PCVD镀膜工作原理 将被镀件放在低压辉光放电的阴极上，通入适当气体，在一定温度下，利用化学反应和离子轰击相结合的过程，在工件表面获得涂层。

离子镀膜法简述-10082953-李煊

离子镀膜法简述 信材080（10082953）李煊 摘要：本文简述离子镀膜法的作用原理、相关使用的设备、与其余镀膜法相比较而言的特点与应用举例，在特点方面举出了附着性能好、绕镀能力强等优点特性并详细讨论,之后用详细的图表展示了在耐磨、耐热、耐腐蚀、润滑、装饰、电子工业集成电路等方面的应用,并且讨论了该方法现今的发展状况和未来的发展趋势 关键词：离子镀；放电；离子束；加热加工 1 前言 在现代生活中表面技术是非常重要的。通过机械结合、喷涂、化学镀、电镀或蒸镀等方法可以使材料与基体材料结合，然而这些方法存在很多缺陷，就比方说，膜层与基体结合强度低，膜层材料的纯度不高，膜层结构难以控制，膜层厚度不均匀等，导致失效现象广泛存在于材料的实际应用中。尤其是材料的表面处理，它是制约其发展的一大问题。 薄膜技术是表面工程三大技术之一，利用近代技术在零件或（衬底）表面上沉积厚度为100 nm至数微米薄膜的形成技术，称之为薄膜技术。薄膜的应用极为广泛，微电子工业中广泛采用铝合金作为布线膜层材料，金、银、铜、铂、镍等难熔金属作为导电薄膜在防电磁信息泄露材料中应用广泛。尤其是银和铜，将银与聚酯材料结合做成导电涂层通过涂敷的方式与基体结合，它的主要缺点是纯度低、结合强度低。在航空及航宇工业中，各种飞机、导弹、卫星、飞船的零部件经常在复杂而有害的条件下工作。以飞机为例，机翼、机身的蒙皮以及起落架等外表零部件，均受着大气、水份、灰尘以及燃料燃烧生成物中所含的化学活性气体的直接腐蚀。水上飞机的外表部分，特别是机体和浮筒，经常受到海水、湖水或河水的侵蚀；航空发动机的燃烧室、涡轮零件及气缸活塞零件，也经常受到高温和含酸及其他活性物质的燃气气流的氧化。还有诸如航空轴承、微型输电装置、精密齿轮、电位计等一类仪表元件，也经常受到不同程度的摩擦磨损。要使上述各种零部件能够适应耐温、防蚀、耐磨等苛刻要求，单纯从零件的结构或材料上想办法，往往是不够的。怎么办呢？当前使用最广的办法之一就是采用表面镀膜的方法来保护零部件的基体，使其满足上述要求。这正如人们根据不同环境条件穿上不同的衣衫一样，根据需要给零件镀上一层耐热、防腐或耐磨的镀层。 离子镀是在真空条件下，利用气体放电使气体或被蒸发物质部分电离，并在气体离子或被蒸发，物质离子的轰击下，将蒸发物质或其反应物沉积在基片上的方法。其中包括磁控溅射离子镀、反应离子镀、空心阴极放电离子镀（空心阴极蒸镀法）、多弧离子镀（阴极电弧离子镀）等。

真空镀膜与真空镀膜机

富森钛金设备真空镀膜 真空镀膜材料也被称为真空镀膜用“源物质”，主要分为两类：一是真空蒸发法镀膜用的源物质:蒸发材料，二是真空溅射法镀膜用源物质：溅射靶材。 真空蒸发法是在真空条件下，用蒸发源加热蒸发材料，使之蒸发或升华进入气相，气相粒子流直接射向基片并在基片上沉积或结晶形成固态薄膜。真空蒸发镀膜是发展较早的镀膜技术，其设备相对简单,沉积速度高,膜层纯度高,应用相当广泛。按蒸发源不同,蒸发法主要有:电阻加热蒸发、电子束蒸发、电弧蒸发和激光蒸发等。 真空蒸发镀膜的物理过程： 1.采用各种形式的热能转换方式，使镀膜材料粒子蒸发或升华，称为具有一定能量的气态粒子 2.气态粒子通过基本上无碰撞的直线运动方式传输到基体 3.粒子沉积在机体表面上并凝聚成膜 4组合薄膜的原子重新排列火发生化学变化 薄膜沉积的厚度均匀性是一个经常需要考虑的问题。而且，需要同时沉积的面积越大，则沉积的均匀性越难得到保证。下图示出了对于点蒸发源和面蒸发源计算得出的沉积厚度随衬底尺寸大小的变化情况。由图中的曲线我们看到，点蒸发源所对应的沉积均匀性稍好于面蒸发源的情况。我们可以镀的产品： ?1．建筑五金：卫浴五金（如水龙头）．门锁．门拉手．卫浴、门锁、五金合叶、家具等 ?2．制表业：可用于表壳．表带的镀膜、水晶制品 ?3．其它小五金：皮革五金．不锈钢餐具．眼镜框、刀具、模具等． ?4．大型工件：汽车轮毂、不锈钢板．招牌．雕塑等 ?5、不锈钢管和板（各种类型表面） ?6、家具、灯具、宾馆用具 ?7、锁具、拉手、卫浴五金、高尔夫球头、不锈钢餐具、器血等五金制品镀超硬装饰膜。 ?8、手表、表带、眼镜、首饰等装饰品镀超耐磨装饰（金银）纳米膜和纳米膜和纳米叠层膜。

磁控溅射镀膜原理及工艺

磁控溅射镀膜原理及工艺 摘要：真空镀膜技术作为一种产生特定膜层的技术，在现实生产生活中有着广泛的应用。真空镀膜技术有三种形式，即蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀。这里主要讲一下由溅射镀 膜技术发展来的磁控溅射镀膜的原理及相应工艺的研究。 关键词：溅射；溅射变量；工作气压；沉积率。 绪论 溅射现象于1870年开始用于镀膜技术，1930年以后由于提高了沉积速率而逐渐用于工业生产。常用二极溅射设备如右图。 通常将欲沉积的材料制成板材-靶，固定在阴 极上。基片置于正对靶面的阳极上，距靶一定距离。 系统抽至高真空后充入（10～1）帕的气体（通常 为氩气），在阴极和阳极间加几千伏电压，两极间 即产生辉光放电。放电产生的正离子在电场作用下 飞向阴极，与靶表面原子碰撞，受碰撞从靶面逸出 的靶原子称为溅射原子，其能量在1至几十电子伏 范围内。溅射原子在基片表面沉积成膜。其中磁控 溅射可以被认为是镀膜技术中最突出的成就之一。 它以溅射率高、基片温升低、膜-基结合力好、装 置性能稳定、操作控制方便等优点，成为镀膜工业 应用领域(特别是建筑镀膜玻璃、透明导电膜玻璃、 柔性基材卷绕镀等对大面积的均匀性有特别苛刻 要求的连续镀膜场合)的首选方案。 1磁控溅射原理 溅射属于PDV（物理气相沉积）三种基本方法：真空蒸发、溅射、离子镀（空心阴极离子镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流放电离子镀）中的一种。 磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar正离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用，产生E（电场）×B（磁场）所指的方向漂移，简称E×B漂移，其运动轨迹近似于一条摆线。若为环形磁场，则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动，它们的运动路径不仅很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内，并且在该区域中电离出大量的Ar正离子来轰击靶材，从而实现了高的沉积速率。随着碰

PVD真空离子镀简介

PVD简介 1. PVD的含义— PVD是英文Physical Vapor Deposition的缩写，中文意思是“物理气相沉积”，是指在真空条件下，用物理的方法使材料沉积在被镀工件上的薄膜制备技术。 2. PVD镀膜和PVD镀膜机— PVD(物理气相沉积)镀膜技术主要分为三类，真空蒸发镀膜、真空溅射镀和真空离子镀膜。对应于PVD 技术的三个分类，相应的真空镀膜设备也就有真空蒸发镀膜机、真空溅射镀膜机和真空离子镀膜机这三种。 近十多年来，真空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方式之一。我们通常所说的PVD镀膜，指的就是真空离子镀膜；通常所说的PVD镀膜机，指的也就是真空离子镀膜机。 3. PVD镀膜技术的原理— PVD镀膜（离子镀膜）技术，其具体原理是在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。 4. PVD镀膜膜层的特点— 采用PVD镀膜技术镀出的膜层，具有高硬度、高耐磨性（低摩擦系数）、很好的耐腐蚀性和化学稳定性等特点，膜层的寿命更长；同时膜层能够大幅度提高工件的外观装饰性能。 5. PVD镀膜能够镀出的膜层种类— PVD镀膜技术是一种能够真正获得微米级镀层且无污染的环保型表面处理方法，它能够制备各种单一金属膜（如铝、钛、锆、铬等),氮化物膜（TiN、ZrN、CrN、TiAlN）和碳化物膜（TiC、TiCN),以及氧化物膜（如TiO等)。 6. PVD镀膜膜层的厚度— PVD镀膜膜层的厚度为微米级，厚度较薄，一般为0.3μm ～5μm，其中装饰镀膜膜层的厚度一般为0.3μm ～1μm ，因此可以在几乎不影响工件原来尺寸的情况下提高工件表面的各种物理性能和化学性能，镀后不须再加工。 7. PVD镀膜能够镀出的膜层的颜色种类— PVD镀膜目前能够做出的膜层的颜色有深金黄色，浅金黄色，咖啡色，古铜色，灰色，黑色，灰黑色，七彩色等。通过控制镀膜过程中的相关参数，可以控制镀出的颜色；镀膜结束后可以用相关的仪器对颜色进行测量，使颜色得以量化，以确定镀出的颜色是否满足要求。 8. PVD镀膜与传统化学电镀（水电镀）的异同— PVD镀膜与传统的化学电镀的相同点是，两者都属于表面处理的范畴，都是通过一定的方式使一种材料覆盖在另一种材料的表面。两者的不同点是：PVD镀膜膜层与工件表面的结合力更大，膜层的硬度更高，耐磨性和耐腐蚀性更好，膜层的性能也更稳定；PVD镀膜不会产生有毒或有污染的物质。 9. PVD镀膜技术目前主要应用的行业— PVD镀膜技术的应用主要分为两大类：装饰镀膜和工具镀膜。装饰镀的目的主要是为了改善工件的外观装饰性能和色泽同时使工件更耐磨耐腐蚀延长其使用寿命；这方面主要应用五金行业的各个领域，如门窗五金、锁具、卫浴五金等行业。工具镀的目的主要是为了提高工件的表面硬度和耐磨性，降低表面的摩擦系数，提高工件的使用寿命；这方面主要应用在各种刀剪、车削刀具（如车刀、刨刀、铣刀、钻头等等）、各种五金工具（如螺丝刀、钳子等）、各种模具等产品中。 10. PVD镀膜（离子镀膜）技术的主要特点和优势— 和真空蒸发镀膜真空溅射镀膜相比较，PVD离子镀膜具有如下优点： 1 ．膜层与工件表面的结合力强，更加持久和耐磨 2 ．离子的绕射性能好，能够镀形状复杂的工件 3 ．膜层沉积速率快，生产效率高 4 ．可镀膜层种类广泛 5 ．膜层性能稳定、安全性高（获得FDA认证，可植入人体）

多弧离子镀原理

多弧离子镀 离子镀膜 真空离子镀膜于1963年由D.M.Mattox提出，并开始实验。1971年Chamber等发表电子束离子镀技术，1972年B报告了反应蒸发镀（ARE）技术，并制作了TIN及TIC超硬膜。同年，MOLEY和SMITH将空心阴极技术应用于镀膜。20世纪八十年代，国内又相继出现了多弧离子镀及电弧放电高真空离子镀，至此离子镀达到工业应用水平。 离子镀膜原理及种类： 离子镀是真空室中，利用气体放电或被蒸发物质部分离化，在气体离子或被蒸发物质粒子轰击作用的同时，将蒸发物或反应物沉积在基片上。离子镀把辉光放电现象、等离子体技术和真空蒸发三者有机结合起来，不仅能明显地改进了膜质量，而且还扩大了薄膜的应用范围。其优点是薄膜附着力强，绕射性好，膜材广泛等。D.M.首次提出离子镀原理，起工作过程是： 先将真空室抽至4×10（-3）帕以上的真空度，再接通高压电源，在蒸发源与基片之间建立一个低压气体放电的低温等离子区。基片电极接上5KV 直流负高压，从而形成辉光放电阴极。辉光放电去产生的惰性气体离子进入阴极暗区被电场加速并轰击基片表面，对其进行清洗。然后计入镀膜过程，加热使镀料气化，起原子进入等离子区，与惰性气体离子及电子发生碰撞，少部分产生离化。离化后的例子及气体离子以较高能量轰击镀层表面，致使膜层质量得到改善。 离子镀种类很多，蒸发远加热方式有电阻加热、电子束加热、等离子电子束加热、高频感应加热等 然而多弧离子镀与一般的离子镀有着很大的区别。多弧离子镀采用的是弧光放电，而并不是传统离子镀的辉光放电进行沉积。简单的说，多弧离子镀的原理就是把阴极靶作为蒸发源，通过靶与阳极壳体之间的弧光放电，使靶材蒸发，从而在空间中形成等离子体，对基体进行沉积。

多弧离子镀膜技术有效运用分析

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/ff8810320.html, 多弧离子镀膜技术有效运用分析 作者：李洪亮 来源：《世界家苑·学术》2018年第09期 摘要：多弧离子镀技术实为一种基于离子镀技术而创新改进出的较新型技术，现阶段， 其已在多领域中得到广泛应用。本文首先简要分析了多弧离子镀的基本原理及主要特点，探讨了多弧离子镀在多领域中的实际应用。 关键词：多弧离子镀；镀膜；运用 离子镀技术是一种在上个世纪60年代基于真空溅射与真空蒸镀而发展起来的较新型薄膜制备技术，而对于多弧离子镀而言，其则为基于离子镀而不断发展与更新的改进方法，乃是整个离子镀技术架构当中的重要构成。到了上个世纪80年代，Multi-Arc公司（美国）首次将此技术应用于实践。本文就多弧离子镀膜技术的特点、原理及实际应用作一探讨。 1.多弧离子镀的基本原理 针对多弧离子镀而言，其主要由引弧电极、磁场线圈及水冷阴极等构成，所谓阴极材料，从根本上来讲，即为镀膜材料，当处于真空环境中，将电源接通，且使引弧电极瞬间接触于阴极，当引弧电极瞬间离开时，因导电面积瞬间变小，电阻随之增大，局部温度在短时间内会快速升高，造成阴极材料出现不同程度融化，最终造成液桥导电，形成金属蒸发；另外，还需要指出的是，基于阴极表面，通常会形成局部性的、区域性的高温区，此时，等离子体会不断产生，引燃电弧，电源维持弧光放电，在此影响下，阴极表面便会产生许多比较明亮的高电流密度，而且还呈现出高速变化状态；在此大背景下，阴极弧斑会有非常小的尺寸，通常处于1～100μm区间内；具有比较高的电流密度，通常达到105～107A/CM2。各弧斑有着并不长的存在时间，当其以一种爆发性的方式离化并发射电子与离子时，会大量蒸发阴极材料，而在此过程中，于阴极表面周围，金属离子受此影响与驱动，会形成比较典型的空间电荷，另外，还会根据实际情况及环境，构建弧斑生成所需条件，形成全新的弧斑，并持续生成，因而可以较好的保持电弧电流的基本稳定。针对阴极材料而言，通常情况下，其会以每个弧斑60～90%的离化率，在基片表面蒸发与沉积，最终形成膜层。磁场会控制阴极弧斑的速度与运动方向，而适宜的磁场强度会分散与细化弧斑，均匀刻蚀阴极表面。 2.多弧离子镀的基本特点 多弧离子镀主要有如下工艺特点：（1）阴极电弧的蒸发源不会有熔池出现，能在镀膜室中恰当位置随意设置，还可根据实际需要，选用多个电弧蒸发源，最大程度提高沉积速率，从中获得均匀的膜层厚度，除此之外，还能实现基片转动机构的相应简化。（2）较高的金属离化率，通常能够达到80%，所以，有着比较高的镀膜速率，这对膜层性能及膜基附着性的提高，有重要促进作用。（3）一弧多用。电弧不仅是离化源与蒸发源，而且还是离子源与加热

真空镀膜技术简述

真空镀膜技术简述 摘要：介绍了在真空条件下真空蒸发镀、溅射镀膜和离子镀等镀膜技术的概念和这几种真空镀膜技术的特点、应用及发展的前景。和传统的电镀法相比，真空镀膜具有低能耗无毒，无废液，污染小，成本低，装饰效果好，金属感强等优点，是一项很有发展前途的新技术。目前使用最广泛的镀膜方法，主要有热蒸发镀膜法和磁控溅射法。 关键词：真空蒸发镀膜溅射镀膜离子镀膜 1 前言 材料科学是国家发展的三大支柱之一，薄膜材料更是我国前沿科学和高新技术产品的重要基石。镀膜技术也叫薄膜技术，是在真空条件下采用物理或化学方法，使物体表面获得所需的膜体。目前已被广泛应用于耐酸、耐蚀、耐热、表面硬化、装饰、润滑、光电通讯、电子集成、能源等领域。 真空蒸发、溅射镀膜和离子镀等通常称为物理气相沉积法，是基本的薄膜制备技术。它们都要求淀积薄膜的空间要有一定的真空度。所以，真空技术是薄膜制作技术的基础，获得并保持所需的真空环境，是镀膜的必要条件。 2 真空蒸发镀膜技术 真空蒸发镀膜法(简称真空蒸镀)是在真空室中，加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子从表面气化逸出，形成蒸气流，入射到固体(称为衬底或基片)表面，凝结形成固态薄膜的方法。蒸发源是蒸发装置的关键部件，根据蒸发源不同，真空蒸发镀膜法又可以分为下列几种。 2.1 电子束蒸发源蒸镀法 将蒸发材料放人水冷铜增祸中，直接利用电子束加热，使蒸发材料气化蒸发后凝结在基板表面成膜，是真空蒸发镀膜技术中的一种重要的加热方法和发展方向。电子束蒸发克服了一般电阻加热蒸发的许多缺点，特别适合制作熔点薄膜材料和高纯薄膜材料。

2.2 电阻蒸发源蒸镀法 采用担、铝、钨等高熔点金属，做成适当形状的蒸发源，其上装入待蒸发材料，让电流通过，对蒸发材料进行直接加热蒸发，或者把待蒸发材料放人A12马、Beo等增祸中进行间接加热蒸发，这就是电阻加热蒸发法。利用电阻加热器加热蒸发的镀膜机构造简单、造价便宜、使用可靠，可用于熔点不太高的材料的蒸发镀膜，尤其适用于对膜层质量要求不太高的大批量的生产中。迄今为止，在镀铝制镜的 生产中仍然大量使用着电阻加热蒸发的工艺。电阻加热方式的缺点是:加热所能达到的最高温度有限，加热器的寿命也较短。近年来，为了提高加热器的寿命，国内外已采用寿命较长的氮化硼合成的导电陶瓷材料作为加热器。据日本专利报道，可采用20%一30%的氮化硼和能与其相熔的耐火材料所组成的材料来制造增祸，并在表面涂上一层含62%一82%的错，其余为错硅合金材料。 3 磁控溅射镀膜技术 磁控溅射法又叫高速低温溅射法。目前磁控溅射法已在电学膜、光学膜和塑料金属化等领域得到广泛应用。磁控溅射法与蒸发法相比，具有镀膜层与基材的结合力强，镀膜层致密、均匀等优点。磁控溅射还有其它优点，如设备简单，操作方便，控制也不太难。在溅射镀膜过程中，只要保持工作气压和溅射功率恒定，基本上即可获得稳定的沉积速率。如果能精确地控制溅射镀膜时间，沉积特定厚度的膜层是比较容易实现的。 由于它具有高速、低温两大特点，因此在薄膜领域得到广泛应用。磁控溅射靶是磁控溅射镀膜设备的核心部件。常规的圆柱形磁控溅射靶是以圆环形永磁体在靶材表面建立环形磁场，在轴向等距离的环形表面形成刻蚀区，因而影响沉积薄膜厚度的均匀性，而且靶材利用率仅为20%～30%。年来随着大面积和连续镀膜技术的发展，对膜厚的均匀性、镀膜的重复性以及靶材利用率要求愈来愈高，因而目前国内外都在推广应用旋转圆柱磁控溅射靶。如图1其靶的二端是固定的，靶材是一个圆管，围绕固定的条状磁铁组件而旋转。这样靶面360°都均匀被刻蚀，靶材利用率高达80%。特别旋转磁控靶应用于反应溅射完全可以克服反应溅射而造成非刻蚀区的污染问题，这是由于360°表面的连续轰击刻蚀，提供了一个非常稳定的溅射沉积条件。