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真空镀膜的原理及应用

作者:佚名      发布时间:2018-08-15 11:30:01

真空镀膜是指在高真空的条件下加热金属或非金属材料,使其蒸发并凝结于镀件(金属、半导体或绝缘体)表面而形成薄膜的一种方法。例如,真空镀铝、真空镀铬等。

真空镀膜技术一般分为两大类,即物理气相沉积(PVD)技术和化学气相沉积(CVD)技术。

物理气相沉积技术是指在真空条件下,利用各种物理方法,将镀料气化成原子、分子或使其离化为离子,直接沉积到基体表面上的方法。制备硬质反应膜大多以物理气相沉积方法制得,它利用某种物理过程,如物质的热蒸发,或受到离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薄膜的可控转移过程。物理气相沉积技术具有膜/基结合力好、薄膜均匀致密、薄膜厚度可控性好、应用的靶材广泛、溅射范围宽、可沉积厚膜、可制取成分稳定的合金膜和重复性好等优点。同时,物理气相沉积技术由于其工艺处理温度可控制在500℃以下,因此可作为最终的处理工艺用于高速钢和硬质合金类的薄膜刀具上。由于采用物理气相沉积工艺可大幅度提高刀具的切削性能,人们在竞相开发高性能、高可靠性设备的同时,也对其应用领域的扩展,尤其是在高速钢、硬质合金和陶瓷类刀具中的应用进行了更加深入的研究。

化学气相沉积技术是把含有构成薄膜元素的单质气体或化合物供给基体,借助气相作用或基体表面上的化学反应,在基体上制出金属或化合物薄膜的方法,主要包括常压化学气相沉积、低压化学气相沉积和兼有CVD和PVD两者特点的等离子化学气相沉积等。

真空镀膜的方法很多,计有:

(1)真空蒸镀:将需镀膜的基体清洗后放到镀膜室,抽空后将膜料加热到高温,使蒸气达到约13.3Pa而使蒸气分子飞到基体表面,凝结而成薄膜。

(2)阴极溅射镀:将需镀膜的基体放在阴极对面,把惰性气体(如氩)通入已抽空的室内,保持压强约1.33~13.3Pa,然后将阴极接上2000V的直流电源,便激发辉光放电,带正电的氩离子撞击阴极,使其射出原子,溅射出的原子通过惰性气氛沉积到基体上形成膜。

(3)化学气相沉积:通过热分解所选定的金属化合物或有机化合物,获得沉积薄膜的过程。

(4) 离子镀:实质上离子镀系真空蒸镀和阴极溅射镀的有机结合,兼有两者的工艺特点。





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