PVD涂层技术的发展与应用.ppt

刀具PVD涂层技术的发展与应用

摘要物理气相沉积（physicalvapordeposition,PVD）是利用 某种物理过程，如物质的热蒸发或受到粒子轰击时物质表面原子的溅射等现象，实现物质原子从源物质到沉积涂层的可控转移过程，是在分子、原子的尺度上沉积涂层。PVD涂层技术具有沉积温度低、对基体影响小、能制备多层复合纳米涂层结构、绿色环保等特点。本文主要对刀具PVD涂层技术的发展、工作原理以及其应用做一个简要的概述。
关键词PVD刀具涂层溅射纳米复合结构TheDevelopmentAndApplicationOfPVDCoatingTechnologyForTools

ABSTRACT:Physicalvapordeposition(physicalvapordeposition,PVD)istheuseofaphysicalprocess,suchasthermalevaporationofthematerialorsubjecttothephenomenonofparticlebombardment,thesurfaceatomsofasubstancesuchassputtering,depositingacoatingfromasourcematerialtoacontrollabletransfermaterialatomsprocess,whichisdepositedonthescaleofthemolecules,atomslevel.PVDcoatingtechnologywithlowdepositiontemperature,thesubstratecanbepreparedmultilayernanocompositesstructure,environmentfriendlyandsoon.Inthispaper,abriefoverviewofthePVDcoatingtechnologyfortoolsdevelopment,operatingprinciplesanditsapplication.
KeyWord:PVDToolscoatingtechnologyVaporNonocompositestructure前言PVD涂层技术的发展现状
PVD技术的工作原理和主要技术
2.1溅射沉积技术原理
2.2阴极弧蒸发沉积技术原理
刀具PVD涂层技术的应用
3.1金刚石薄膜
3.2氮化碳涂层
3.3TiN,TiC基涂层
PVD技术存在的问题
4.1技术上存在的问题[22]
4.2涂层设备开发制造上存在的问题
4.3整体配套性差,应用基础研究缺乏
未来发展方向PVD涂层技术的发展现状 CVD刀具涂层最常用的四种材料：TiN、TiC、TiCN（中温或高温）、Al2O3，实际应用中的涂层一般仅限于上述涂层的组合。PVD涂层优越性：沉积温度低，在500℃以下对刀具材料的抗弯强度没有影响；薄膜内部为压应力，更适合于硬质合金精密复杂类刀具的涂层；PVD工艺对环境无不良影响，符合目前绿色工业的发展方向。
PVD技术有以下几种类型:

1.阴极电弧法(CathodeArcDeposition)
3.磁控溅射法(MagnetronSputterPlating)PVD技术的工作原理和主要技术2.1溅射沉积技术原理图2-2为溅射沉积薄膜示意图，靶材是需要溅射的材料，作为阴极。阳极可以接地，也可以是处于浮动电位或是处于一定的正、负电位。在对系统预抽真空以后，充入适当压力的惰性气体，一般选用Ar作为气体放电的载体，溅射气体压力一般处于0.1~10Pa的范围内。Ar原子在正、负电极高压的作用下电离为Ar+和可以独立运动的电子，其中电子飞向阳极，带正电的Ar+离子在高压电场的加速作用下高速飞向作为阴极的靶材，并在与靶材的轰击过程中释放其能量。靶材原子在Ar+离子高速轰击下获得足够的能量脱离靶材的束缚而飞向基体形成薄膜，其次，离子与靶材的碰撞还会引起阴极辐射二次电子、离子、光子等。在溅射过程中，由于在高速离子的轰击作用下离开靶材的溅射原子的无方向性，导致很多溅射原子不能沉积在基体形成薄膜，降低了沉积效率和沉积速率；另外，低的气体离化率影响了薄膜沉积粒子的能量，沉积粒子的表面扩散能力有限而不能得到致密的薄膜结构，与此同时，低的气体离化率也导致了低的靶材溅射率而降低了薄膜的沉积速率。2.2阴极弧蒸发沉积技术原理称之为“阴极点”，阴极点的电流密度达到10A/cm2，高的电流密度引起弧侵蚀并完成蒸发材料的离化。靶材侵蚀过程中，参与放电的导电介质由高度离化的阴极材料所组成，这是由阴极斑点中强烈的金属蒸气发射所产生。阴极材料的蒸发是由于阴极表面局部的高温所造成。非常高的功率密度形成小的熔池。每个阴极斑点产生高速的阴极材料喷射，离