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同時,人們把另一類氣相沉積,即通過高溫加熱金屬或金屬化合物蒸發(fā)成氣相,或者通過電子、等離子體、光子等荷能粒子的能量把金屬或化合物靶濺射出相應(yīng)的原子、離子、分子(氣態(tài)),在固體表面上沉積成固相膜,其中不涉及到物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)(分解或化合),稱為物理氣相沉積PVD)。
隨著氣相沉積技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,上述兩類型氣相沉積各自都有新的技術(shù)內(nèi)容,兩者相互交叉,你中有我,我中有你,致使難以嚴(yán)格分清是化學(xué)的還是物理的。
CVD法具有如下特點:可在大氣或低于大氣壓下進(jìn)行沉積金屬、合金、陶瓷和化合物涂層,能在形狀復(fù)雜的基體上或顆粒材料上沉積涂層。涂層的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)較易準(zhǔn)確控制,也可制備具有成分梯度的涂層。
涂層與基體的結(jié)合力高,設(shè)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(chǎn)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(fù)合碳化物。
(4)處理后的母材必須進(jìn)行淬火和回火。
(5)不適用于低熔點的金屬材料。
濺射是物理氣相沉積技術(shù)的另一種方式,有人要問了濺射工藝是怎么實現(xiàn)的呢?
濺射的過程是由離子轟擊靶材表面,使靶材材料被轟擊出來的技術(shù)。整個過程是在真空腔體中完成的。濺射開始時將氣充入真空腔體中形成低壓氣氛圍,再通過使用高電壓,產(chǎn)生輝光放電,加速離子到靶材表面。離子將靶材材料從表面轟擊(濺射)出來,在靶材前面的被涂層工件上沉積下來,這整個過程就好像是在打臺球。
有時將此方法用作預(yù)涂層,目的是提高基材的耐久性,減少摩擦并改善熱性能-這意味著人們可以在同一涂層中結(jié)合PVD和CVD層等沉積方法。
在數(shù)學(xué)建模和數(shù)值模擬方面也有大量研究有助于改善此過程,這可能是優(yōu)于其他過程的優(yōu)勢。這些研究對改善反應(yīng)堆的特性有很大的影響,從而導(dǎo)致未來的成本降低,以及對薄膜機械性能的改善。
由于磁控濺射技術(shù)的發(fā)展將集中在未來對這些特定反應(yīng)器的改進(jìn)上,因此這項工作已成為主要重點。