表面镀膜技术.doc

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1、2011-7-11真空热蒸发镀膜系统电子束蒸发镀膜系统等离子体镀膜2011-7-12应用于研究和确定晶体生长机理及开展表面物理研究并可生长各种半导体材料。可精确控制外延薄膜的厚度成分和掺杂浓度外延生长时可做原位分析与检测实现原子尺度的外延生长。2011713低压等离子体化学气相沉积设备LPPCVD2011-7-14钟罩靶子挡板磁场线圈基片阳极灯丝抽气系统进气阀溅射镀膜图:溅射装置示意图特点是①设有热阴极②在阴极靶面周围置有外加磁场③溅射气压低真空度约101102Pa◊不足处a工作气体的电子增多电离几率增大使得在低气压下也能维持放电b外加磁

2、场使等离子体约束在靶的周围提高了溅射效率一般来说低气压有利于溅射出來的粒子运动但随着气压的降低会引起阴极位降区逐渐扩大以致辉光熄灭c由于气压低采用溅射电压相应低膜层的的质量好基片的温升也低由钩丝或钩铢丝制成等离子区①不适用于大面积沉积均匀薄膜②不能溅射介质与半导体2011-7-15表面功能覆层技术一、技术概述新型表面功能覆层技术包括低温化学表面涂层技术及超深层表面改性技术它运用物理、化学或物理化学等技术手段来改变“材料及其制件表面成份和组织结构”其特点是保持基体材料固有的特征又赋予表面化所要求的各种性能从而适应各种技术和服役环境对材料的特

3、殊要求因而它是制造和材料学科最为活跃的技术领域又是涉及表面处理与涂层技术的交叉学科。其最大的优势在于能以极少的材料和能源消耗制备出基体材料难以甚至无法获得的性能优异的表面薄层从而获得最大的经济效益它是一种优质高效的表面改性与涂层技术。优质、高效的表面改性与涂层技术其范围广阔如热化学表面技术物理气相沉积化学气相沉积物理化学气相沉积技术高能等离子体表面涂层技术金刚石薄膜涂层多元多层复合涂层技术表面改性及涂层性能预测及剪裁技术性能测试与寿命评估等等。新型低温化学气相沉积技术引入等离子体增强技术使其温度降至600度以下获得硬质耐磨涂层新工艺所生产

4、的高强度、高性能的涂层工艺在高速、重负荷、难加工领域中有其特殊的作用。超深层表面改性技术可应用于绝大多数热处理件和表面处理件可替代高频淬火碳氮共渗离子渗氮等工艺得到更深的渗层更高的耐磨性产品寿命剧增可产生突破性的功能变化。二、现状及国内外发展趋势随着基础工业及高新技术产品的发展对优质、高效表面改性及涂层技术的需求向纵深延伸国内外在该领域与相关学科相互促进的局势下在诸如“热化学表面改性”、“高能等离子体表面涂层”、“金刚石薄膜涂层技术''以及“表面改性与涂层工艺模拟和性能预测”等方面都有着突破的进展。1.热化学表面改性技术现状及发展趋势国外

5、近年来重视对“可控气氛条件和真空条件下的渗碳碳氮共渗等技术的研究并已实现工业化。而在我国应用很少相关的技术研究工作亦不够。可控气氛渗碳和真空渗碳技术能显著缩短生产周期节能、省时同时可提高工件质量不氧化、不脱碳保证零件表面耐腐蚀和抗疲劳性并减少热处理后机加工余量及清理工时。冃前国际上渗碳控制和监测渗层布型控制等方面的研究成果已应用于实际生产并用计算机进行在线动态控制。2011-7-162.PVD>CVD、PCVD技术现状及发展趋势各种气相沉积是当前世界上著洛研究机构和大学竞相开展的具有挑战性的研究课题。冃前该技术在信息、计算机、半导体、光学

6、仪器等产业及电子元器件、光电子器件、太阳能电池、传感器件等制造中应用十分广泛在机械工业中制作硬质耐磨镀层、耐腐蚀镀层、热障镀层及固体润滑镀层等方面也有较多的研究和应用其中TiN等镀膜刀具的普及己引起切削领域中的一场革命金刚石薄膜、立方氮化硼薄膜的研究也十分火热并己向实用化方面推进。在不同PVD、CVD工艺的基础上通过发展和复合很多新的工艺和设备如IBAD、PCVD与空心阴极多弧复合离子镀膜装置、离子注入与溅射镀或蒸镀的复合装置、等离了体浸没式离了注入装置等不断将该类技术推向新的高度。与国外的发展相比我国在上述方面虽研究较多但水平有较大差异

7、在实用化方面差距更大。3.高能等离了体表面涂层技术现状及发展趋势该技术是增加表面物理化学反应获取特殊性能覆盖层。其核心是更有效地增强和控制阴极电弧等离子体的产生和作用美国、日本、德国大力发展该技术。等离子体增强电化学表面改性技术是目前国际上较活跃的开发研究领域对于铝、钛等材料通过等离子体辉光放电手段增强电化学处理效果在金属表面上牛•成致密氧化铝和其它氧化物陶瓷膜层可使基体具有极高性能表面是先进制造工艺的前沿技术在机加工用刀具和模具行业也有很好的应用前景2011-7-174.金刚石薄膜涂层技术金刚石具有极好的物理性能在形状复杂的刀具、模具、

8、钻头等工件表面沉积上一层很薄的金刚石薄膜可提高工件的使用性能并满足一些特殊条件的需求。近年来由于金刚石薄膜的优异性能以及广泛的应用前景曰本、美国、西欧均进行大量的研究工作并开发了多种金刚石涂层