Pvd 涂层中使用哪些气体？为装饰、功能和光学应用定制涂层

在物理气相沉积（PVD）涂层工艺中，会根据所需的涂层特性和所采用的特定 PVD 技术使用不同的气体。氩气是最常用的惰性气体，因为它具有非反应性，可确保涂层材料在气化过程中的纯度。氧气、氮气、甲烷和乙炔等反应性气体也可用于形成氧化物、氮化物和碳化物等化合物涂层。气体的选择取决于涂层材料、基材和涂层产品的预期应用。

要点说明：

氩气作为主要惰性气体:
- 角色:氩气广泛应用于 PVD，因为它是惰性气体，这意味着它不会与涂层材料或基底发生化学反应。这可确保涂层材料在气化和沉积阶段保持纯净。
- 工艺流程:在磁控溅射或阴极电弧蒸发过程中，使用氩离子轰击目标材料，使其汽化并形成等离子体。气化后的材料沉积在基底上。
- 优点:氩气的惰性使其成为制造纯金属涂层的理想气体，而不会引入杂质。
用于复合涂料的反应气体:
- 氧气 (O2):用于形成金属氧化物涂层（如二氧化钛、氧化铝）。这些涂层通常具有硬度、耐磨性和光学特性。
- 氮气 (N2):氮化物：与金属原子反应形成氮化物（如氮化钛、氮化铬），其硬度、耐腐蚀性和装饰性外观类似黄金。
- 甲烷（CH4）和乙炔（C2H2）:用于制造碳化物涂层（如碳化钛、碳化硅），其硬度和耐磨性极高。乙炔尤其用于制造类金刚石碳（DLC）涂层。
- 六甲基二硅氧烷（HMDSO）:等离子体辅助化学气相沉积 (PACVD) 用于制造含硅涂层，这种涂层通常具有光学和阻隔性能。
基于 PVD 技术的气体选择:
- 磁控溅射:氩气是主要的溅射气体，但也可引入氮气或氧气等活性气体来形成复合涂层。
- 阴极电弧蒸发:氩气是主要气体，但也可加入反应气体以改变涂层性能。
- 热蒸发或电子束蒸发:通常使用氩气，但也可引入活性气体以形成复合涂层。
工艺气体输入系统:
- 燃气供应:气体由气瓶提供，并通过阀门和仪表进行控制，以确保精确的流量。
- 真空室:气体被引入真空室，与气化的涂层材料相互作用，形成所需的涂层。
不同气体的应用:
- 装饰涂料:氮气通常被用来制造用于装饰目的的类金涂层。
- 功能性涂层:氧气和甲烷用于制造工业应用中坚硬、耐磨的涂层。
- 光学涂层:HMDSO 用于制造具有特定光学特性的涂层。
气体纯度的重要性:
- 高纯度气体对于避免污染和确保稳定的涂层质量至关重要。气体中的杂质会导致涂层缺陷，降低其性能和耐用性。

通过仔细选择适当的气体或气体混合物，制造商可以定制 PVD 涂层的特性，以满足特定的应用要求，无论是装饰、功能还是光学用途。

汇总表：

气体类型	在 PVD 涂层中的作用	常见应用
氩气（Ar）	纯金属涂层的惰性气体，用于溅射和蒸发过程。	纯金属涂层，确保无杂质。
氧气 (O2)	形成金属氧化物涂层（如 TiO2、Al2O3），以提高硬度和耐磨性。	工业应用中的坚硬耐磨涂层。
氮气（N2）	生成氮化物（如 TiN、CrN），以提高硬度、耐腐蚀性和装饰性。	装饰性仿金涂层和功能性耐磨层。
甲烷（CH4）	形成碳化物涂层（如 TiC、SiC），具有极高的硬度和耐磨性。	需要高耐久性的工业应用。
乙炔（C2H2）	用于类金刚石碳 (DLC) 涂层。	工具和机械的高性能涂层。
HMDSO	制造具有光学和阻隔性能的含硅涂层。	光学镀膜和保护阻隔层。