PVD涂层使用什么材料？选择合适的涂层和基材的指南

在物理气相沉积（PVD）中，需要考虑两组材料：被涂覆的材料（基材）和用于涂层本身的材料（靶材）。各种金属、金属合金和陶瓷被用作涂层材料，常见的例子有氮化钛、氮化铬和黄金。这些材料被沉积在各种钢、铝和铜等有色金属，甚至某些塑料等基材上。

PVD的核心原理不在于单一的“最佳”材料，而在于精确的配对。涂层和基材材料的选择是完全由所需的最终性能（如耐用性、颜色或耐腐蚀性）驱动的深思熟虑的工程决策。

PVD的两个方面：基材和涂层

要理解PVD材料，必须区分被涂覆的部件和施加在其上的薄膜。

常见的基材材料（您可以涂覆的材料）

PVD工艺具有高度的通用性，与各种基础材料兼容。

合适的基材包括所有系列的钢，特别是像不锈钢和高速钢这样的高合金类型。有色金属，如铜、钛和铝，也经常被涂覆。

即使是已经电镀的材料，如镀铬或镀镍的金属产品，也可以作为后续PVD涂层的基材。这通常是为了增加一层用于颜色或增强耐磨性的最终涂层。

常见的涂层材料（您用什么来涂覆）

“靶材”材料是被汽化并沉积到基材上的材料。靶材的选择直接决定了最终涂层的性能。

为了获得耐用性和耐磨性，钛因其强度和耐腐蚀性而成为热门选择。它通常形成金属陶瓷化合物，如氮化钛（TiN），从而形成极其坚硬的表面层。

对于装饰目的，选择范围很广。真正的黄金（不同克拉）可用于奢华应用。然而，其他金属和合金也常用于以较低的成本实现特定的颜色，如金色或古铜色调。

对于电子产品等特殊应用，会使用贵金属，如金（Au）、金钯合金以及其他铂族金属。它们的主要优点是高导电性和抗氧化性。

理解局限性和权衡

虽然PVD是一项强大的技术，但它受到严格的材料和工艺限制的制约。忽视这些规则是导致失败的常见原因。

不合适的基材材料

某些材料与PVD所需的高真空环境不兼容。

镀锌材料和未镀锌的黄铜通常不适合PVD。这些材料在过程中可能会“释气”，破坏真空，并阻止形成高质量的、粘合的涂层。

底涂层的必要性

PVD涂层并不总是直接粘附到主要基材上。

在某些应用中，需要一层中间的镍或铬底涂层。这一层充当桥梁，改善PVD涂层的附着力，并提供更坚固的屏障以防止腐蚀。

温度的影响

PVD过程会产生热量，这可能会损坏敏感材料。

熔点较低的基材，如塑料、铝和锌铸件，需要专门的低温PVD技术。这一限制决定了可应用的涂层类型，并且必须从一开始就予以考虑。

将材料与您的目标相匹配

您的PVD材料选择应直接反映您项目最关键的要求。

• 如果您的主要关注点是极端的耐用性和耐磨性： 请指定一种坚硬的、基于陶瓷的涂层，如氮化钛（TiN）或氮化铬（CrN）。
• 如果您的主要关注点是特定的装饰性表面处理： 您的选择范围可以从真金到为实现固有颜色和光泽而选择的各种金属合金。
• 如果您的主要关注点是涂覆对温度敏感的材料： 您必须使用低温PVD工艺，这将决定与该技术兼容的可用涂层材料。

最终，选择正确的PVD材料在于精确定义您的目标，并理解基材、涂层和工艺本身之间的相互作用。

摘要表：

材料类型	常见示例	主要用途/特性
涂层材料	氮化钛 (TiN)、氮化铬 (CrN)、黄金 (Au)	耐磨性、装饰性表面处理、导电性
基材材料	不锈钢、铝、铜、镀镍金属	被涂覆的基础材料，以增强性能
不合适的基材	镀锌材料、某些类型的黄铜	可能释气并破坏PVD真空过程

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