薄膜技术之离子镀技术的现状及前景

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1、05111096田珂宇2013.12.25薄膜技术之离子镀技术的现状及前景十年前，在我国多弧离子镀技术由研究阶段向生产推广阶段转变的时候，氮化钛镀层以其质硬、耐磨、抗腐蚀和华贵的金黄色泽的特点引起了人们的注意。现在，氮化钛镀层在工具、刀具、模具和装饰、建材、卫生洁具等方面获得了广泛的应用。钛金这个技术性的商业名词逐渐为人们接受今天,离子镀膜已超出了氮化钛范围,成了包括钛金属在内IV价和VI价及其它金属的氯化物、碳化物和氧化物的代名词。离子镀齿轮刀具、拉刀、铣刀及各种工、模具的寿命提高了几倍至几十倍，用它们生产加工的工件的精度和粗糙度等级都有所提高。钛金镀层的色彩也由单一的金黄色转向了

2、多色彩,可以获得从浅蓝到紫红各种颜色的效果。离子镀制品已随处可见。天安门广场上的天下第一旗的旗杆钛金宝顶，城楼内的钛金栏杆，国家机关和宾馆饭店乃至公园装饰，商用牌匾都给人深刻的印象，充分证明了我国在建材方面应用钛金技术领先于世界。现在，日本、美国、南朝鲜东南亚各国都看好钛金建材市场。钛金建材将遍及垒世界。本文着重从实用角度上对离子镀技术的发展与现状作一介绍。1.离子镀及其特点离子镀工艺的出现，使材料表面改性技术向前推进了一大步。离子镀方法有许多种，如二极型、直流三极型、热阴极型、射频型、空心阴极(HCD)型，冷电弧阴极(CACD)型，热阴极电子枪型、多弧型、溅射型等。纵观离子镀技术的

3、进步过程，可以看出，离子镀的发展过程就是其离化率的提高过程。在现有的离子镀膜方法中，多弧型和磁控溅射型离子镀具有广泛的应用潜力。其优点是镀膜过程中靶材保持固体状态，因而可以任意方向放置，扩大了镀覆空间；不必采用昂贵的加热元件和坩锅，易于获得台金膜层等。应用这种工艺的设备可以做得很大，结构简单，镀覆重复性好，易于操作和实现自动化。离子镀膜之所以质量好，主要是在镀膜空间存在着离子。这些离子在偏压的作用下，轰击工件并沉膜。荷能粒子的存在增加了元素间反应的可能性，因而拓展了离子镀工艺的应用范围。可以说离子镀是一种离子轰击镀膜技术。2005111096田珂宇2013.12.25离子镀的主要优点

4、有：膜层致密均匀，附着强度高，覆盖能力强，绕镀性好，沉积速度快，处理温度低，可镀材质广；无公害，耗能低，耗水少，用料省；膜的形态可控，操作可靠性高，便于工业化生产等。这些优点使得离子镀技术在国民经济各个领域得到了广泛应用。2.国外离子镀技术发展情况前苏联在离子镀技术领域中，前苏联始终居于领先地位，主要开发研制的是多弧技术，仅在线使用的小型机就有200多台，主要用于镀覆工具和刀具。这种设备的另一种用途是镀牙套，这种牙套已为前苏卫生部批准在医院里使用。近年来，还在铝膜上镀金黄色膜，这种铝膜可用粘贴的办法贴在工件上。在消除液滴的研究分析方面，前苏联的有关文献数量处于领先地位，在用磁场筛分方

5、式方面，取得了很多的成果。供气检测方法早期采用真空计，目前已转向光谱法。如白俄罗斯采用泸光片方法检测镀膜时真空室放电气体发射的特征光谱强度决定进气量。美国美国离子镀膜机的机型也以多弧型为主。我国引进的设备主要是美国的MULTIARC和VACTEC两家公司生产的。据传VACTEC公司原定以中国为主要市场，目前业已被其它公司兼并。该公司生产的多弧型机采用大靶，易烧蚀出沟槽，靶材利用率较低。冷凝泵为主排气机，故障率较高。多弧公司是世界知名公司之一，始建于1980年，拥有现代化的实验室，20多个镀膜分支机掏遍布在世界各地，是最早购买前苏联专利的公司。生产能镀20"，30~，40"，48"及两

6、米长的刀具用的镀覆设备。该公司人员不多，但十分重视科研开发，这是该公司取得成绩的主要原因之一。多弧公司设备的主要工作系统采用嗽机程序控制，蒸发离化源装置位置可调，可以满足各种镀覆工件的需要，空间利用率大，可镀覆大型工件。公司还随机配备了较完整的技术资料及质量控制检测手段，因而实麓起来较为顺利，这是我国生产设备的公司应注意学习的。在美国，镀膜设备主要用于刀具镀覆，涂层刀具已占刀具市场主导地位，一些工具厂也设立了自己的镀膜工段。美国刀具涂层种类较多，主流还是TiN，其次是ZrN和复合膜层刀具。上次学术年会上多弧公司曾就所开发的TiALN膜层作过宣讲，引起兴趣。美国的装饰离子镀工艺才刚刚起

7、步。2005111096田珂宇2013.12.25瑞士瑞士的巴尔蔡司公司生产的BAI．830设备问为800mm×800mm，利用电子束蒸发镀膜。日本镀膜室尺寸为920mm×1000mm，镀膜空该设备在上海工具厂使用，镀覆质量较好。日本是离子镀技术开发较早的国家，沈阳腐蚀所引进的HCD型IPB3030就是日本ULVAC公司的产品。日本神户制钢(KOBE·sTEEL)公司生产的AlP系列离子镀膜机为日本生产的典型设备。该系列设备为多弧型，结构与VECTEC设备