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物理氣相沉積技術基本原理可分三個工藝步驟:
(1)鍍料的氣化:即使鍍料蒸發(fā),異華或被濺射,也就是通過鍍料的氣化源。
(2)鍍料原子、分子或離子的遷移:由氣化源供出原子、分子或離子經過碰撞后,產生多種反應。
(3)鍍料原子、分子或離子在基體上沉積。
認識PVD物理氣相沉積技術
物理氣相沉積技術工藝過程簡單,對環(huán)境改善,無污染,耗材少,成膜均勻致密,與基體的結合力強。該技術廣泛應用于航空航天、電子、光學、機械、建筑、輕工、冶金、材料等領域,可制備具有耐磨、耐腐飾、裝飾、導電、絕緣、光導、壓電、磁性、潤滑、超導等特性的膜層。
化學氣相沉積的特點
化學氣相沉積工藝是,將加熱的模具暴露在發(fā)生反應的混合氣氛(真空度≤1Pa)中,使氣體與模具表面發(fā)生反應,在模具表面上生成一層薄的固相沉積物,如金屬碳化物、氮化物、硼化物等。這里有兩個關鍵因素:
一是作為初始混合氣體氣相與基體固相界面的作用,也就是說,各種初始氣體之間在界面上的反應來產生沉積,或是通過氣相的一個組分與基體表面之間的反應來產生沉積。
二是沉積反應必須在一定的能量條件下進行。一般情況下,產生氣相沉積的化學反應必須有足夠高的溫度作為條件,在有些情況下,可以采用等離子體或激光輔助作為條件,降低沉積反應的溫度。
CVD法具有如下特點:可在大氣或低于大氣壓下進行沉積金屬、合金、陶瓷和化合物涂層,能在形狀復雜的基體上或顆粒材料上沉積涂層。涂層的化學成分和結構較易準確控制,也可制備具有成分梯度的涂層。
涂層與基體的結合力高,設備簡單操作方便,但它的處理溫度一般為900-1200℃,工件被加熱到如此高的溫度會產生以下問題:
(1)工件易變形,心部組織惡化,性能下降。
(2)有脫碳現(xiàn)象,晶粒長大,殘留奧氏體增多。
(3)形成ε相和復合碳化物。
(4)處理后的母材必須進行淬火和回火。
(5)不適用于低熔點的金屬材料。
PCVD工藝參數(shù)包括微觀參數(shù)和宏觀參數(shù)。微觀參數(shù)如電子能量、等離子體密度及分布函數(shù)、反應氣體的離解度等。宏觀參數(shù)對于真空系統(tǒng)有,氣體種類、配比、流量、壓強、抽速等;對于基體來說有,沉積溫度、相對位置、導電狀態(tài)等;對于等離子體有,放電種類、頻率、電極結構、輸進功率、電流密度、離子溫度等。以上這些參數(shù)都是相互聯(lián)系、相互影響的。