PVD 涂層的基本概念及其特點
PVD 是英文‘Physical Vapor Deposition’的縮寫形式，意思 是物理氣相沉積。我們現(xiàn)在一般地把真空蒸鍍、濺射鍍膜、離子鍍等都稱為物理氣相沉積。
較為成熟的 PVD 方法主要有多弧鍍與磁控濺射鍍兩種方式。多弧鍍設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，容易操作。它的離子蒸發(fā)源靠電焊機電源 供電即可工作，其引弧的過程也與電焊類似，具體地說，在一定工藝氣壓下，引弧針與蒸發(fā)離子源短暫接觸，斷開，使氣體放電。由于多弧鍍的成因主要是借助于不斷移動的弧斑，在蒸發(fā)源表面上連續(xù)形成熔池，使金屬蒸發(fā)后，沉積在基體上而得到薄膜層的，與磁控濺射相比，它不但有靶材利用率高，更具有 金屬離子離化率高，薄膜與基體之間結(jié)合力強的優(yōu)點。此外，多 弧鍍涂層顏色較為穩(wěn)定，尤其是在做 TiN 涂層時，每一批次均 容易得到相同穩(wěn)定的金黃色，令磁控濺射法望塵莫及。多弧鍍的不足之處是，在用傳統(tǒng)的 DC 電源做低溫涂層條件下，當(dāng)涂層厚度達到0.3μm 時，沉積率與反射率接近，成膜變得非常困難。而且，薄膜表面開始變朦。多弧鍍另一個不足之處是，由于金屬是熔后蒸發(fā)，因此沉積顆粒較大，致密度低，耐磨性比磁控濺射法成膜差。
可見，多弧鍍膜與磁控濺射法鍍膜各有優(yōu)劣，為了盡可能 地發(fā)揮它們各自的優(yōu)越性，實現(xiàn)互補，將多弧技術(shù)與磁控技術(shù)合而為一的涂層機應(yīng)運而生。在工藝上出現(xiàn)了多弧鍍打底，然后利用磁控濺射法增厚涂層，最后再利用多弧鍍達到 最終穩(wěn)定的表面涂層顏色的新方法。
大約在八十年代中后期，出現(xiàn)了熱陰極電子槍蒸發(fā)離子鍍、熱陰極弧磁控等離子鍍膜機，應(yīng)用效果很好，使TiN 涂層刀具很快得到普及性應(yīng)用。其中熱陰極電子槍蒸發(fā)離子鍍，利用銅坩 堝加熱融化被鍍金屬材料，利用鉭燈絲給工件加熱、除氣，利用電子槍增強離化率，不但可以得到厚度 3~5μm的TiN 涂層，而且其結(jié)合力、耐磨性均有不俗表現(xiàn)，甚至用打磨的方法都難以除去。但是這些設(shè)備都只適合于 TiN涂層，或純金屬薄膜。對于多 元涂層或復(fù)合涂層，則力不從心，難以適應(yīng)高硬度材料高速切 削以及模具應(yīng)用多樣性的要求。
目前，一些發(fā)達國家(如德國 CemeCon、英國 ART-TEER、 瑞士 Platit)在傳統(tǒng)的磁控濺射原理基礎(chǔ)上，用非平衡磁場代替原先的平衡磁場、50KHz 的中頻電源代替原來的直流電源、脈沖電源取代以往的直流偏壓，采用輔助陽極技術(shù)等，使磁控濺射技術(shù)逐步成熟，已大批量應(yīng)用在工模涂層上，現(xiàn)在已穩(wěn)定生產(chǎn)的涂層主要有 TiAlN、AlTiN、TiB2、DLC、CrN，我國浙江 廣東、江蘇、貴州、株洲等地也已陸續(xù)引進此種設(shè)備，大有星火燎原之勢。
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