溅射镀膜是一种物理气相沉积(PVD)工艺,用于在基底上涂敷一层薄薄的功能性涂层。
该工艺是通过离子轰击将材料从目标表面喷射出来,形成蒸气云,在基材上凝结成涂层。
这种技术因其平滑性和涂层厚度的高度可控性,被广泛应用于各行各业的硬质装饰涂层和摩擦涂层。
5 个关键步骤说明
1.炉室准备
工艺开始时,首先要对腔室进行抽真空,以去除几乎所有分子,创造一个洁净的环境。
然后根据要沉积的材料,在腔室中回充工艺气体,如氩气、氧气或氮气。
2.启动溅射过程
对目标材料(即磁控管阴极)施加负电位。
腔体作为正阳极或接地。
这种设置可在腔体内形成等离子体环境。
3.靶材喷射
施加在靶材上的高压会引起辉光放电,加速离子向靶材表面移动。
当这些离子撞击靶材时,会通过一种称为溅射的过程将材料从靶材表面喷射出来。
4.涂层沉积
喷射出的靶材形成蒸气云,从靶材向基底移动。
当它到达基底时,会凝结成一层薄涂层。
这层镀膜在原子层面上与基底紧密结合,成为基底的永久组成部分,而不仅仅是一层涂层。
5.增强和变化
在某些情况下,会使用氮气或乙炔等额外的反应气体,这些气体会与喷射出的材料发生反应,这一过程被称为反应溅射。
这种方法可用于多种涂层,包括氧化物涂层。
应用和优势
硬质装饰涂层
溅射技术因其光滑性和高耐久性,在钛、铬、锆和碳氮化物等涂层方面具有优势。
摩擦涂层
广泛应用于汽车市场的 CrN、Cr2N 等涂层,以及与类金刚石碳(DLC)涂层的各种组合,可提高部件的性能和使用寿命。
涂层厚度的高度控制
对于生产需要精确控制厚度的光学镀膜来说至关重要。
平滑涂层
与电弧蒸发不同,溅射镀膜不会产生液滴,因此表面更光滑。
缺点
沉积速度慢
与蒸发技术相比,溅射镀膜速度较慢。
等离子密度较低
与电弧技术相比,溅射镀膜的等离子体密度通常较低,这会影响镀膜过程的效率。
总之,溅射镀膜是一种多功能、高效的薄膜沉积方法,可实现高精度和高质量,是各种工业应用中的关键技术。
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