溅射和电镀有什么区别？为您的应用选择合适的Pvd方法

根本区别在于原子如何转移到表面。溅射是一种物理动量传递过程，离子轰击靶材以“撞掉”原子，就像台球杆击打一堆台球一样。相比之下，电弧离子镀等工艺使用高电流电弧使材料汽化，产生带电的离子等离子体，然后通过电场将其引导到基底上。

虽然溅射和电镀都是物理气相沉积（PVD）的方法，但它们的操作原理完全不同。选择它们并非哪个更优越的问题，而是要根据涂层和基底材料的具体要求，匹配工艺——物理轰击与电汽化。

解读溅射工艺

溅射是一种高度受控且用途广泛的涂层技术，适用于需要高精度的应用。它在充满惰性气体（通常是氩气）的真空室中进行。

施加高电压，从氩气中产生等离子体。这些带正电的氩离子通过磁场加速，并与由所需涂层材料制成的靶材碰撞。

这种高能碰撞会物理性地喷射或“溅射”靶材中的原子。这些被喷射出的原子随后穿过真空并沉积到基底上，形成一层薄而均匀的薄膜。

溅射被认为是一种“冷”工艺，因为它产生的热量相对较少。这使其非常适合涂覆塑料或复杂电子产品等热敏材料。

该工艺可以对薄膜厚度、均匀性和成分进行出色的控制，通常可达到原子级别。

由于它是一种物理而非化学过程，溅射可以沉积各种材料，包括金属、合金、陶瓷和介电材料。

它是半导体制造、精密光学（抗反射涂层）和医疗设备涂层等行业的基石。

电弧离子镀是一种高能沉积工艺，以制造极其坚硬和致密的涂层而闻名。与溅射相比，它是一种更具侵略性且更快速的方法。

该技术使用强大的低压电弧来撞击固态金属源材料（阴极）。

电弧点的强烈能量使金属汽化，产生致密的、高度电离的金属蒸汽等离子体。然后，这些离子被加速到基底，基底被施加负偏压，从而导致高能沉积。

到达离子的高动能导致极其致密的薄膜，并与基底具有卓越的附着力。该过程本身会产生大量热量。

电弧离子镀以其非常高的沉积速率而闻名，这使得它比溅射更快地形成厚的功能性涂层。

该方法擅长沉积坚硬、耐磨的涂层，如氮化钛（TiN）和氮化铬（CrN）。

其主要应用是提高切削工具、工业模具和承受高磨损的机械部件的耐用性和使用寿命。

选择正确的工艺需要了解薄膜性能、基底兼容性和工艺效率之间的内在权衡。

由于沉积离子的高能量，电弧离子镀通常会产生密度更高、附着力更强的涂层。

然而，电弧镀的一个已知缺点是会形成“宏观颗粒”或液滴，这可能会对表面光洁度产生负面影响。溅射会产生更光滑、更均匀的表面。

溅射的低温特性使其在涂覆聚合物、复合材料和其他无法承受电弧产生热量的材料方面具有显著优势。

电弧离子镀通常仅限于坚固、热稳定的基底，主要是金属。

电弧离子镀具有更高的沉积速率，使其在工业规模上应用厚保护涂层时效率更高。

正如参考文献所指出的，溅射设备在机械上可能更简单，维护要求更低，尽管它们所依赖的真空系统可能很复杂。

您的最终决定应完全取决于您对涂层的主要目标以及被涂覆物体的性质。

最终，了解每种工艺的核心机制使您能够选择最能实现您的特定工程目标的工具。