1. 定義與原理
PVD(Physical Vapor Deposition,物理氣相沉積)是一種在真空環(huán)境中通過物理方法將材料氣化并沉積到基材表面形成薄膜的技術。其核心步驟包括:
真空環(huán)境(壓力通常為10?²~10?? Pa)以減少氣體干擾。材料氣化:通過加熱(蒸發(fā)鍍膜)或高能粒子轟擊(濺射鍍膜)使靶材原子或分子氣化。傳輸與沉積:氣化粒子遷移至基材并凝聚成膜。
2、主要技術類型
蒸發(fā)鍍膜:電阻或電子束加熱靶材使其蒸發(fā),適用于鋁、銀等低熔點材料。
濺射鍍膜:利用等離子體產(chǎn)生的離子轟擊靶材,濺射出的原子沉積在基材,適合高熔點材料(如鈦、鎢)。
離子鍍:結合蒸發(fā)與濺射,通過離子轟擊增強膜層附著力,用于高要求場景(如工具涂層)。
3、應用領域
工具涂層:刀具、模具鍍TiN、CrN以提高硬度和耐磨性。
裝飾鍍層:手表、首飾的彩色涂層(如金色TiN)。
電子與光學:半導體金屬化、顯示器ITO導電膜、光學鏡片增透膜。
耐腐蝕涂層:航空航天部件鍍鋁或鉻。
4、優(yōu)缺點分析
優(yōu)點:膜層均勻致密,附著力強。
工藝溫度低(通常<500℃),適合塑料等不耐熱基材。
環(huán)保,無有害化學廢液。
缺點:設備成本高,沉積速率較慢。
復雜形狀工件鍍膜均勻性難保證。
材料選擇受限(需可氣化)。
5、與CVD的對比
PVD:物理過程,低溫,膜層較薄(微米級),適合金屬/合金。 CVD:化學氣相反應,高溫(800-1000℃),膜層更厚且覆蓋復雜形狀,適合陶瓷/金剛石涂層。
6、關鍵工藝參數(shù)
真空度:影響粒子自由程和膜純度。
基材溫度:通常低于500℃,可通過加熱增強附著力。反應氣體:如通入N?或O?形成氮化物(TiN)或氧化物(Al?O?)。
7、發(fā)展趨勢 新技術:如HIPIMS(高功率脈沖磁控濺射)提升膜層質(zhì)量。
多層/復合膜:結合不同材料優(yōu)化性能(如耐磨+潤滑)。 智能化控制:實時監(jiān)控膜厚與均勻性。
總結PVD技術以其低溫、環(huán)保和高性能涂層特點,廣泛應用于工業(yè)、電子及消費品領域。隨著技術進步,其在復雜工件鍍膜和新型材料開發(fā)中的應用將持續(xù)擴展。
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