离子镀及其他PVD方法

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PVD真空离子镀膜技术及原理

深圳成霖實業有限公司PVD真空離子鍍膜技術及原理撰稿人:張勝利一.概述PVD即為英語Physical Vapor Deposition的縮寫,即用物理氣相沉積法制得的膜層,所謂物理氣相沉積是利用各種物理方法(如熱蒸發或輝光放電.弧光放電等物理過程).將鍍料氣化成原子.分子或離化為離子,在各種材料或制品表面沉積單層或多層薄膜.從而使材料或制品獲得所需的各種优異性能.它包括真空蒸鍍.真空離子鍍和濺射鍍膜.與其它鍍膜或表面處理方法相比,物理氣相沉積具有鍍層材料廣泛.可鍍各種金屬.合金.氧化物.氮化物.碳化物等化合物鍍層,也能鍍制金屬.化合物的多層或复合層.鍍層附著力強.工藝溫度低.工件一般無受熱變形或材料變質的問題.鍍層純度高.組織致密.工藝過程易於控制.調節.對環境無污染.存有設備較复雜.一次投資較大等缺陷,但由於以上特點.物理氣相沉積技術具有廣闊的發展前景.二.真空離子鍍膜1.概念:真空放電原理:在真空條條下,於兩電極間加上電壓(數KV),氣體便發生電離.如氬氣電離為帶正電荷的氬離子(Ar+)及帶負電荷的電子,並以加速分別奔向陰極和陽極.由於Ar+撞擊陰極(加工物)表面,我們稱之「陰極濺射」.這種氣體放電的物理現象正是離子鍍膜原理的基礎.實現離子鍍有兩個必要的條件: (1)造成一個氣體放電的空間;如圖1所示,在真空條件下.,在陰極靶和工件之間加上一定的電壓後.(該電壓由轟偏電源C提供.工件上加負電).二者之間便形成等離子場.當連接在大功率弧焊機的回路上的陰極靶和引弧電極通斷的瞬間,產生很大的短路電流,使該突起溫升加高,當達到金屬靶材的氣化溫度時.靶材金屬便被蒸發成金屬原子.當金屬原子進入等離子場時受到電子撞擊而電離為金屬離子,在電場和磁場的共同作用下,金屬離子便以較高的能量入射到待鍍工件表面,金屬正離子在達到工件表面的過程中與離化的反應氣體化合形成不同色澤的化合物與金屬原子一起沉積到待鍍工件表面而形成膜層.3.常用鍍膜術語(1)真空:容器內介質氣體壓力低於大氣壓力(101325Pa)的氣體狀態.(2)真空度:用來表示真空狀態下氣體的稀薄程度.通常用壓力表示(3)多弧離子鍍:是把真空弧光放電用於蒸發源的鍍膜技術.鍍膜時陰極靶材表面出現許多非常小的弧光輝點,且蒸發源數目大於一.(4)薄膜:按照一定的需要,利用特殊的制備技術,在基體表面形成厚度為亞微米至微米級的膜層,幾乎所有固體材料都能制成薄膜材料.由於極其薄,因而需要基底支承,薄膜在基底上生長.彼此有相互作用,薄膜的一面附著在基底上,並受到約束又會產生內應力.(5)靶:鍍膜的原材料.(6)蒸發源:鍍膜機離化材料的部件.4.真空的特點和應用(1).排除了空氣的不良影響,可防止金屬氧化。

表面处理工艺PVD及其他

汽车外观件
PVD技术可以用于制造具有高光泽度和耐候性的汽车外观件，如车门、车顶和后视镜等。
汽车轻量化
PVD技术可以用于制造轻量化的汽车零部件，如铝制零件的涂层，以提高其硬度和耐磨性。
刀具行业
高品质刀具
PVD技术可以用于制造具有高硬度、高耐磨性和良好抗腐蚀性的高品质刀具，如铣刀、钻头和车刀等。
喷涂技术主要包括油漆喷涂、粉末喷涂等，广泛应用于建筑、机械、汽车等领域的防腐和装饰。
喷涂技术的优点是工艺简单、适用范围广，缺点是涂层质量不稳定，环境污染较大。
激光表面处理
激光表面处理是一种利用高能激光束对材料表面进行快速加热和熔融处理的表面处理技术。
激光表面处理技术主要包括激光熔覆、激光淬火等，广泛应用于工具、模具、机械零件等的表面强化和修复。
降低成本
通过技术创新和规模化生产，降低PVD技术的成本，提高其市场竞争力。
提高工艺稳定性
加强技术研发和工艺优化，提高PVD技术的稳定性和可靠性。
拓展应用领域
进一步拓展PVD技术的应用领域，满足更多行业对高性能表面处理的需求。
05
PVD表面处理工艺的实例分析
汽车发动机活塞的PVD涂层
总结词
提高耐磨性和耐腐蚀性
PVD与电镀的比较
PVD和电镀都是表面处理技术，但它们所使用的工艺和材料
有所不同。
PVD技术是一种环保型表面处理技术，它不需要使用有害的化学试剂和添加剂，而电镀则需要使用大量的化学试剂和添
加剂。
PVD技术可以用于制造具有高硬度、低摩擦系数和优异耐腐蚀性的涂层，而电镀则可以用于制造具有高光泽度和镜面效果的涂层。
激光表面处理技术的优点是处理速度快、精度高，可实现局部处理，缺点是设备成本高、运行成本高，可能引起材料变形或开裂。

不锈钢七种表面处理工艺 PVD工艺、喷砂、化学和镜面处理等

不同的不锈钢表面处理工艺，能够让同样的材质凸显不同的视觉效果及手感特征。

从设计的角度出发，需要了解下面这7种不锈钢的表面处理工艺。

1. PVD工艺PVD(Physical Vapor Deposition)---物理气相沉积：指利用物理过程实现物质转移，将原子或分子由源转移到基材表面上的过程。

它的作用是可以使某些有特殊性能(强度高、耐磨性、散热性、耐腐性等)的微粒喷涂在性能较低的母体上，使得母体具有更好的性能。

PVD基本方法：真空蒸发、溅射、离子镀(空心阴极离子镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流放电离子镀)。

iPhone X不锈钢加PVD工艺的顺利量产，标志着不锈钢加塑胶中框PVD技术方案已经成熟，为手机厂商表面处理方案多增加一项选择。

2. 喷砂(喷丸)处理喷砂是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料(铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海砂)高速喷射到需处理工件表面，使工件表面的外表或形状发生变化。

喷砂在工程与表面工艺方面都有很强的应用，如：提高粘接件粘度、去污、优化机加工后的表面毛刺、表面哑光处理。

喷砂工艺比手工打磨要均匀而高效，这种方法的不锈钢处理，打造出产品的低调、耐用的特征。

下面举几个例子直观看看喷砂工艺的效果：3. 化学处理化学处理是采用化学或电化学处理使不锈钢表面生成一层稳定化合物方法的统称。

像我们常说的电镀便是用电化学处理的。

单独或混合使用酸溶液、阳极溶解(电解)等进行除锈，使用磷酸盐处理、铬酸盐处理、发黑、阳极氧化等使金属表面生成一层保护膜，均属于此种方法。

这种方法能够达到复杂的花纹效果，打造复古或是现代的设计需求。

4. 镜面处理不锈钢的镜面处理，简单来讲就是对不锈钢表面进行抛光，抛光手法分为物理抛光和化学抛光。

也可以在不锈钢表面进行局部抛光，抛光的等级分为普通抛光，普通6K，精磨8K，超强精磨10K效果。

镜面给人以高档简约，时尚未来的感觉。

5. 表面着色不锈钢着色不仅赋予不锈钢制品各种颜色，增加产品的花色品种，而且提高产品耐磨性和耐腐蚀性。

pvd电镀工艺流程及详解

pvd电镀工艺流程及详解
PVD（Physical Vapor Deposition，物理气相沉积）是一种通过物理方法在基材表面沉积薄膜的电镀工艺。

下面是PVD电镀工艺流程的详细解释：
1. 清洗处理：在进行PVD电镀之前，首先需要将待电镀的基材进行彻底的清洗。

清洗的目的是去除基材表面的杂质、油脂和氧化物等有害物质，保证基材表面平整干净。

2. 预处理：清洗后的基材需要经过预处理，以提高电镀膜的附着力和均匀度。

常见的预处理方法有机械打磨、化学腐蚀、激光处理等。

3. 蒸发源装填：PVD电镀过程中需要使用蒸发源来提供材料原子。

蒸发源装填是将材料蒸发源放置在特定的位置，通过加热使其蒸发，并将蒸发的金属原子堆积在基材表面形成薄膜。

4. 脉冲磁控溅射：PVD电镀中脉冲磁控溅射是常用的一种方法。

该方法通过阴极离子轰击产生的高能离子使蒸发材料从蒸发源解离，并以脉冲方式沉积在基材表面。

5. 离子辅助沉积：在PVD电镀过程中，利用离子轰击对薄膜进行压实和改良，以提高膜的密实性和附着力。

离子源会加速并轰击薄膜表面，使其更加均匀和稳定。

6. 结晶处理：电镀薄膜沉积后，通常需要进行结晶处理以提高薄膜的结晶度和性能。

结晶处理是通过加热或其他方法使薄膜内部原子重新排列，形成结晶结构。

7. 后处理：PVD电镀完成后，还需要进行后处理，包括表面抛光、清洗和防护等步骤，以去除表面污染物，提高薄膜质量和保护薄膜不受外界环境的影响。

这是PVD电镀工艺的主要流程。

PVD电镀工艺具有优点包括高纯度、高附着力、环保等。

它广泛应用于各种领域，如电子、光学、钢铁、汽车等。

PVD知识整理

帕邢（Paschen）曲线
溅镀
溅射沉积的方法
反应溅射溅射
在存在反应气体的情况下，溅射靶材时，溅射出来的靶材料与反应气体形成化合
物（氮化物、碳化物、氧化物）
反应溅射特征
➢靶中毒：反应气体与靶反应，在靶表面形成化合物。
➢沉积膜的成分不同于靶材。
➢化合物靶材溅射后，组元成分（氧、氮）含量下降，补偿反应气体。
蒸发分子的平均自由程与碰撞几率
蒸镀
➢真空室存在两种粒子：蒸发物质的原子或分子；残余气体分子。 ➢由气体分子运动论可求出在热平衡下，单位时间通过单位面积的气体分子数，即为气体分子对基片的碰撞率
➢蒸发分子的平均自由程为（ d为碰撞截面）
蒸镀
蒸发分子的平均自由程与碰撞几率
蒸发分子的碰撞百分数与实际行程对平均自由程之比如图。当平均自由程等于源之比如图。当平均自由程等于源- -基距时，有63％的蒸发分子受到碰撞，如果自由程增加 10倍，撞几率减小到9％。因此，只有在平均自由程源- -基距大得多，才有效减少渡越中的碰撞。
Z大溅射原子逸出时能量高，Z小逸出的速度高。同轰击能量下，溅射原子逸出能量随入射离子的质量而线形增加。溅射原子平均逸出能量随入射离子能量的增加而增大，达到某一高
平均能量趋于恒定。
值时，
溅射沉积的方法直流二极溅射
溅镀
辉光放电产生离子轰击靶材；气压过低辉光放电难以维持（＜1Pa）；溅射气压高（~10Pa）、沉积速率低；工艺参数：电源功率、工作气体流量与压强、基片温度、基片偏压。
溅镀
溅镀（Sputtering）溅射的基本原理: ➢ 物质的溅射现象溅射：荷能粒子与固体（靶材）表面相互作用过程中，发生能量和动量的转移，当表面原子获得足够大的动能而脱离固体表面，从而产生表面原子的溅射。溅射是轰击粒子与固体原子之间能量和动量转移的结果溅射镀膜：应用溅射现象将靶材原子溅射出来并沉积到基片上形成薄膜的技术。 ➢ 溅射参数 ✓ 溅射阀值：将靶材原子溅射出来所需的入射离子最小能量值。与入射离子的种类关系不大、与靶材有关。 ✓ 溅射产额 ✓ 溅射离子速度和能量

PVD镀膜工艺简介

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二、真空溅射镀膜
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1.真空溅射镀膜的定义
给靶材施加高电压（形成等离子状态），使正荷电气体离子撞击靶材、金属原子飞弹，而在样品表面形成金属皮膜的方法。
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2.磁控溅射镀膜的定义
电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片，氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉积在基片上成膜。
爱是什么？一个精灵坐在碧绿的枝叶间沉思。风儿若有若无。一只鸟儿飞过来，停在枝上，望着远处将要成熟的稻田。精灵取出一束黄澄澄的稻谷问道：“你爱这稻谷吗？” “爱。” “为什么？” “它驱赶我的饥饿。” 鸟儿啄完稻谷，轻轻梳理着光润的羽毛。 “现在你爱这稻谷吗？”精灵又取出一束黄澄澄的稻谷。鸟儿抬头望着远处的一湾泉水回答：“现在我爱那一湾泉水，我有点渴了。” 精灵摘下一片树叶，里面盛了一汪泉水。鸟儿喝完泉水，准备振翅飞去。 “请再回答我一个问题，”精灵伸出指尖，鸟儿停在上面。 “你要去做什么更重要的事吗？我这里又稻谷也有泉水。” “我要去那片开着风信子的山谷，去看那朵风信子。” “为什么？它能驱赶你的饥饿？” “不能。” “它能滋润你的干渴？” “不能。”爱是什么？一个精灵坐在碧绿的枝叶间沉思。风儿若有若无。一只鸟儿飞过来，停在枝上，望着远处将要成熟的稻田。精灵取出一束黄澄澄的稻谷问道：“你爱这稻谷吗？” “爱。” “为什么？” “它驱赶我的饥饿。” 鸟儿啄完稻谷，轻轻梳理着光润的羽毛。 “现在你爱这稻谷吗？”精灵又取出一束黄澄澄的稻谷。鸟儿抬头望着远处的一湾泉水回答：“现在我爱那一湾泉水，我有点渴了。” 精灵摘下一片树叶，里面盛了一汪泉水。鸟儿喝完泉水，准备振翅飞去。 “请再回答我一个问题，”精灵伸出指尖，鸟儿停在上面。 “你要去做什么更重要的事吗？我这里又稻谷也有泉水。” “我要去那片开着风信子的山谷，去看那朵风信子。” “为什么？它能驱赶你的饥饿？” “不能。” “它能滋润你的干渴？” “不能。”

PVD真空镀膜简介

PVD真空镀膜简介PVD真空镀膜（Physical Vapor Deposition）是一种通过高真空条件下，将固态材料蒸发、溅射或离子束照射等方式沉积到基材表面形成功能薄膜的工艺技术。

PVD镀膜技术具有优异的性能和广泛的应用领域，被广泛应用于光学薄膜、装饰薄膜、耐磨薄膜、防腐蚀薄膜和导电薄膜等领域。

PVD真空镀膜技术主要分为蒸发镀膜、溅射镀膜和离子束沉积等几种方式。

蒸发镀膜是将固态材料加热到一定温度，使其蒸发成气体，然后沉积在基材表面形成薄膜。

溅射镀膜是将固态目标材料置于高真空室中，利用离子束轰击目标表面，使其材料释放出来，并沉积在基材上。

离子束沉积则是利用离子束轰击固态材料，产生的离子和中性粒子在基材上形成薄膜。

PVD镀膜技术具有许多重要优势。

首先，PVD薄膜具有极高的附着力，因为在真空环境下，薄膜材料可以直接与基材表面发生物理化学反应，形成致密的结构。

其次，PVD技术可以在低温下进行，减少了对基材的热损伤，特别适用于易受热的塑料和有机材料。

此外，PVD薄膜具有良好的化学稳定性、机械硬度和耐磨性，能够有效提高基材的耐腐蚀性、硬度和耐磨性。

另外，PVD镀膜技术还可以控制膜层的成分和结构，可以产生金属薄膜、合金薄膜、氮化物薄膜、硼化物薄膜等多种高性能薄膜。

PVD真空镀膜技术在许多领域中得到广泛应用。

在光学领域，它可以用于制备高反射膜、透明导电膜、滤光膜等。

在电子领域，PVD技术可以制备导电薄膜用于集成电路、光伏电池和显示器件等。

在汽车和航空航天领域，PVD薄膜可以用于制备具有高耐磨性和耐腐蚀性的装饰膜。

在工具领域，PVD技术可以制备高硬度、高耐磨的刀具涂层和模具涂层等。

在材料领域，PVD薄膜可以制备各种功能性薄膜，如防刮伤膜、防指纹膜、防眩光膜等。

然而，PVD镀膜技术也存在一些问题。

首先，设备和工艺的成本相对较高，需要投入较大的资金和技术支持。

其次，PVD薄膜的厚度较薄，通常在几纳米到几十微米之间，因此只能应用于薄层镀膜。

PVD与CVD

1．基本原理
其中靶是一平板，由欲沉积的材料组成，一般将它与电源的负极相连，故此法又常称为阴极溅射镀膜。固定装臵可以使工件接地、悬空、偏臵、加热、冷却或同时兼有上述几种功能。真空室中需要充入气体作为媒介，使辉光放电得以启动和维持，最常用的气体是氩气。
工作时，真空室预抽到6.510-3Pa，通入Ar 气使压强维持在1.310 1.3 Pa，接通直流高压电源，阴极靶上的负高压在极间建立起等离子区，其中带正电的Ar+离子受电场加速轰击阴极靶，溅射出靶物质，溅射粒子以分子或原子状态沉积于工件表面，形成镀膜。
真空蒸镀时，蒸发粒子动能为0.1～1.0eV,膜对基体的附着力较弱，为了改进结合力，一般采用: 在基板背面设臵一个加热器，加热基极，使基板保持适当的温度，这既净化了基板，又使膜和基体之间形成一薄的扩散层,增大了附着力。对于蒸镀像Au这样附着力弱的金属，可以先蒸镀像Cr，Al等结合力高的薄膜作底层。
绕射性好。
基片的正面反面甚至内孔、凹槽、狭缝等，都能沉积上薄膜。
沉积速率快，镀层质量好。
离子镀膜获得的镀层组织致密，针孔、气泡少。而且镀前对工件 ( 基片 )清洗处理较简单。成膜速度快，可达 75m/min ，可镀制厚达30m的镀层，是制备厚膜的重要手段。
2 离子镀膜的特点
可镀材质广泛
溅射镀膜的基本过程
正离子
溅射原子
靶
基片
靶面原子的溅射
溅射原子向基片的迁移
溅射原子在基片沉积
阴极溅射时溅射下来的材料原子具有10～35eV 的动能，比蒸镀时原子动能（0.1～1.0eV）大得多，因此溅射镀膜的附着力也比蒸镀膜大。
2．溅射镀膜的特点

PVD

真空离子镀膜
二、真空蒸发镀膜
1.真空的定义
真空：泛指低于一个大气压的气体状态。与普通的大气状态相比，分子密度较为稀薄，从而气体分子与气体分子，气体分子与器壁之间的碰撞几率要低些。
2.真空蒸发镀膜定义
真空蒸发镀膜（简称蒸镀）是在真空条件下，用蒸发器加热蒸发物质使之汽化，蒸发粒子流直接射向基片并在基片上沉积形成固态薄膜的技术。
（1）镀层附着性能好，膜层不易脱落（2）绕镀性好，改善了表面的覆盖度（3）镀层质量好
（4）沉积速率高，成膜速度快
（5）镀膜所适用的基体材料与膜材范围广
谢谢！
三、真空辉光放电产生离子轰击靶材；气压过低辉光放电难以维持（＜1Pa）；溅射气压高（~10Pa）、沉积速率低；工艺参数：电源功率、工作气体流量与压强、基片温度、基片偏压。
四、真空离子镀膜
1、真空离子镀的定义
真空离子镀膜是真空蒸发和真空溅射镀膜结合的一种镀膜技术。离子镀在真空条件下，利用气体放电使气体或被蒸发物质部分电离，并在气体离子或被蒸发物质离子的轰击下，将蒸发物质或其反应物沉积在基片上的方法。
三、真空溅射镀膜
1.真空溅射镀膜定义
真空溅射镀膜是指，在真空室中，利用荷能粒子轰击靶材表面，使表面原子获得足够大的动能而脱离表面最终在基片上沉积形成薄膜的技术。
真空溅射示意图
三、真空溅射镀膜
2.真空溅射镀膜优缺点
真空溅射的优缺点真空溅射镀膜的特点 • 对于任何待镀材料，只有能做成靶材，就能实现溅射 • 溅射所获得的薄膜与基片结合良好 • 溅射所获得的薄膜纯度高，致密性好 • 溅射工艺可重复性好，膜厚可控制，同时可以在大面积基片上获得厚度均匀的薄膜真空溅射镀膜的缺点 • 溅射设备复杂 • 溅射淀积的成膜速率低，真空蒸镀淀积速率为0.1~5µ m/min • 基板升温较高和易受杂质气体影响

pvd离子镀膜原理

pvd离子镀膜原理
PVD（Physical Vapor Deposition）离子镀膜是一种常见的表面处理方法，它通过物理手段将薄膜材料以蒸发、溅射等方式转化为气态，然后在基底表面生成薄膜。

PVD离子镀膜的原理主要包括以下几个步骤：
1. 材料蒸发：选用适合的材料，将其放置在真空室中的加热源处。

通常采用电子束蒸发或电阻加热来加热材料，使其达到蒸发温度。

2. 生成薄膜：蒸发的材料会产生高能量的原子或分子，这些离子会在真空室中飞行，并逐渐沉积在基底表面上，形成薄膜。

3. 离子激活：为了使薄膜具有更好的附着力和性能，通常会对薄膜进行离子激活处理。

离子源会向薄膜表面发射高能量的离子，离子与薄膜表面相互作用，增强薄膜与基底的结合力。

4. 薄膜沉积：离子激活后，薄膜会在基底表面逐渐形成均匀的镀层。

由于离子沉积速度快、均匀性好，所以薄膜通常具有较高的致密度和良好的表面光洁度。

PVD离子镀膜的优点包括镀层致密、附着力好、耐腐蚀性高等，可以广泛应用于材料表面处理、陶瓷涂层、光学薄膜、装饰膜等领域。

pvd镀金

PVD镀金1. 引言PVD镀金是一种在物体表面进行金属镀覆的技术。

PVD是物理气相沉积（Physical Vapor Deposition）的缩写，是通过将金属材料蒸发、电弧、离子束等手段，将其沉积到待处理物体表面的一种方法。

在工业制造和装饰行业中，PVD镀金技术广泛应用于家居用品、珠宝、装饰品等各个领域。

2. PVD镀金的工艺流程PVD镀金的工艺流程通常包括以下几个步骤：2.1 清洗在进行PVD镀金前，需要对待处理物体进行彻底清洗，以去除表面的杂质、油脂等物质，以确保金属可以均匀地附着在物体表面。

2.2 靶材制备PVD镀金使用的靶材通常是纯金属材料，如黄金、银或其他金属合金。

靶材需要经过特定加工，以将其制成合适尺寸和形状的块状物。

2.3 蒸发/喷涂蒸发是PVD镀金中常用的一种方法。

在真空环境下，将靶材加热到高温，使其蒸发成气态金属。

这些金属蒸气会沉积在待处理物体表面，形成金属覆层。

喷涂则是将金属材料以离子束的形式喷射到表面。

2.4 离子清洗在沉积金属覆层后，为了进一步提高附着力和表面质量，通常进行离子清洗步骤。

离子清洗可以去除表面的氧化物，并增加金属层与基板的结合强度。

2.5 密封/保护层为了保护金属覆层免受外界气体和溶剂的侵蚀，通常会在金属覆层上添加一层保护膜。

这一层保护膜可以提高金属覆层的耐久性和光泽度。

3. PVD镀金的优点3.1 高质量覆层PVD镀金的覆层具有较高的附着力和均匀性。

由于使用真空环境进行沉积，因此可避免气体和其他杂质对覆层的影响，确保其质量稳定。

3.2 多样性PVD镀金技术可以用于各种材料的镀覆，包括金属、陶瓷和塑料等。

这为设计师提供了更多的选择空间，可以在不同材质的产品上实现金属质感。

3.3 环保相比传统的电镀方法，PVD镀金过程中无需使用有毒的化学物质，减少了对环境的污染。

同时，PVD镀金的废液可进行回收再利用。

4. 应用领域PVD镀金技术在各个领域都有广泛的应用：•家居装饰：PVD镀金技术可用于家居用品的金属装饰，如门把手、灯具、浴室五金等，赋予产品高贵的金属质感。

表面处理工艺-PVD及其他

DC ( 导电材料 ) RF ( 绝缘介质材料 ) 反应 (氧化物、氮化物) 或不反应 ( 金属 )
溅射过程的物理模型
入射离子 + 真空固体渗透深度溅射粒子（离子或中性粒子）
注入离子
磁控溅射原理为了提高离化率,增加溅射沉积的速率,在靶背面增加磁场是个有效的方法----电场与磁场的交互作用,使得二次电子在靶面做螺旋式运动, 大大延长了二次电子的运动行程，从而大大增加了它同气体分子碰撞的机会，从而大大地提高了离化率，增加了溅射速率。
1 6 3 8
10 10 pa(10 10 Torr)
6 10 8 12
10 pa( 10 Torr)
10 12
真空的基本特点
在真空中，气体分子密度低，在某些情况下，真空可以近似地看作没有气体“污染” 的空间。真空中，气体分子或带电粒子的平均自由程为：

kT
黑紫色
灰黑色灰黑色金色灰色银白色
真空蒸发
玻璃钟罩
衬底衬底架
反应气体管道充气管道 Plume 厚度监控仪加热丝、舟或坩埚
真空泵
常用蒸发源
加热丝
加热舟
坩埚
盒状源（Knudsen Cell）
NCVM镀膜材料
In-Sn丝
锡粒
NCVM工艺流程
PVD蒸镀法
真空蒸镀
溅射蒸镀
粒子生成机构粒子蒸镀均匀性蒸镀金属蒸镀合金蒸镀耐热化合物粒子能量惰性气体离子冲击表面与层间的混合加热（外加热）蒸镀速率10 m/sec
反应溅射
射频磁控溅射
磁控溅射原理
1.氩气电离 Ar Ar+ + e
2.在电场作用下电子会加速飞向阳极 3.在电场作用下， Ar+会加速飞向阴极的靶材，靶材离子及二次电子被击出，前者到达基材表面形成薄膜，后者会被加速至阴极途中促成更多的电离 4.垂直分布的磁力线将电子约束在靶材表面附近，延长其在等离子中的运动轨迹，提高它参与气体分子碰撞和电离过程中的几率的作用。

离子氮化和 PVD 镀层组合处理方式在塑料加工中的应用

离子氮化和PVD 镀层组合处理方式在塑料加工中的应用等离子渗氮及PVD涂层组合工艺在大型零件上的应用如今已实现产业化。

1 简介进行塑料加工时如何避免磨损、腐蚀以及材料堆积问题是关键。

因此，在具体应用中，表层、加工面及模具表面三者之间必须合理匹配。

在等离子渗氮处理后沉积合适的硬质膜是一种有效的方法。

等离子辅助化学热处理层及涂层的组合应用在有效改善产品性能的同时还可降低单位成本。

同时,采用有效方式对应用于塑料加工领域的工具表面进行改性也已经变得越来越普遍。

而成功的关键在于是否对工具及其表面特性有正确的理解。

例如：金属疲劳现象的防止要从最初阶段对材料和相关热处理工艺的选择开始。

而塑料加工应用中机械设备及模具制造状况会直接影响到塑料材料与工具表面的化学反应状况。

2 工艺等离子渗氮是一种十分有效的生成界面膜层的热处理方式。

辉光放电等离子体中氮扩散进入膜层中从而增强工件表面硬度[1]。

工艺过程中待处理工件为阴极，通入氢气及氮气的混合气体，在数百伏特及50-500Pa压力下对阳极施偏压。

阴极势降中，由于基体表面温度高达450 °C以上，氮离子获得加速并撞击基体表面从而氮元素渗入工具内部。

通过这种方式可形成含铁或铬、钼、铝及镁等的氮化物化合层及扩散层。

其表面硬度可达1000 HV甚至更高。

通常工件表面主要为被称之为白层的铁氮化合物。

氮含量可以根据应用需要进行调节甚至完全抑制以便为后续的硬质材料涂层创造更好的表面条件。

生成的扩散层从工件表面至核心几十毫米深度其硬度降低非常平缓。

在工业化沉积硬质膜方面，电弧蒸发工艺因为其简单便捷而占据着非常重要的地位。

工艺过程中，镀层金属因为所产生的电弧在表面边界快速移动而获得蒸发、电离，在工件底盘通负偏压情况下,金属离子加速撞击到工件上。

电弧蒸发工艺单纯采用物理方法使金属蒸发，而不包括任何中介挥发性化合物，因此是一种典型的PVD(物理气相沉积)工艺。

通过添加含氮或含碳气体，可形成氮化物和碳化物金属薄膜。

PVD镀膜工艺简介.ppt

离子镀把辉光放电、等离子体技术与真空蒸发镀膜技术结合在一起
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2.真空离子镀膜的原理
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3.真空离子镀膜的特点
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真空蒸镀、溅射镀膜和离子镀的比较
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Thank you!
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PVD镀膜工艺简介
一、PVD的定义及分类二、真空蒸发镀膜三、真空溅射镀膜四、真空离子镀膜
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一、PVD的定义及分类
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1.PVD的定义
物理气相沉积是一种物理气相反应生长法。沉积过程是在真空或低气压气体放电条件下，即在低温等离子体中进行的。涂层的物质源是固态物质，经过“蒸发或溅射”后，在零件表面生成与基材性能完全不同的新的固体物质涂层。
1.真空的定义
泛指低于一个大气压的气体状态。与普通大气压状态相比，分子密度较为稀薄，从而气体分子和气体分子、气体分子和器壁之间的碰撞几率要低一些。
2.真空蒸发镀膜的定义
真空蒸发镀膜是在真空条件下，用蒸发器加热蒸发物质使之汽化，蒸发粒子流直接射向基片并在基片上沉积形成固态薄膜的技术。
括热蒸发和EB蒸发（电子束蒸发）
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2.PVD的基本过程
? 从原料中发射粒子（经过蒸发、升华、溅射和分解等过程）； ? 粒子输运到基片（粒子之间发生碰撞，产生离化、复合、反应，能量的交换和运动方向的变化）； ? 粒子在基片上凝结、成核、长大和成膜。
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3.PVD的分类
真空蒸发镀膜真空溅射镀膜真空离子镀膜
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二、真空蒸发镀膜
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二、真空溅射镀膜
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1.真空溅射镀膜的定义
给靶材施加高电压（形成等离子状态），使正荷电气体离子撞击靶材、金属原子飞弹，而在样品表面形成金属皮膜的方法。

PVD(Sputter)介绍

PVD（Sputter）介绍
3、Sputter Coating成膜过程：溅射过程是以动量传递的离子轰击为基础的动力学过程。具有高能量的入射离子与靶原子产生碰撞，通过能量传递，使靶原子获得一定动能之后脱离靶材表面飞溅出来。从溅射靶中出来的沉积粒子入射基体表面之后，在基体表面上形成吸附原子后，它便失去了在表面法线方向的动能，只具有与表面水平方向相平行运动的动能。依靠这种动能，吸附原子在表面上作不同方向的表面扩散运动.在表面扩散过程中，单个吸附原子间相互碰撞形成原子对之后才能产生凝结。经过吸附、凝结、表面扩散迁移、碰撞结合形成稳定晶核。然后再通过吸附使晶核长大成小岛，岛长大后互相联结聚结，最后形成连续状薄膜。
PVD（Sputter）介绍
2、电浆放电系统种类：电浆放电系统可分为以下几种— —热电阻式、电子束式、直流溅射、射频溅射、离子溅射、镭射剥镀、分子束磊晶系统、冷阴极电弧电浆沉积； 3、溅镀的模型：图2中的母球代表被电离后的气体分子，而红色各球则代表将被溅镀之靶材（Si、ITO&Ti等），图3则代表溅镀后被溅射出的原子、分子等的运动情形；即当被加速的离子与表面撞击后，通过能量与动量转移过程（如图4），低能离子碰撞靶时，不能从固体表面直接溅射出原子，而是把动量转移给被碰撞的原子，引起晶格点阵上原子的链锁式碰撞。这种碰撞将沿着晶体点阵的各个方向进行。同时，碰撞因在原子最紧密排列的点阵方向上最为有效，结果晶体表面的原子从邻近原子那里得到愈来愈大的能量，如果这个能量大于原子的结合能，原子就从固体表面从各个方向溅射出来；
PVD（Sputter）介绍
PVD（Sputter）介绍
1:PVD:即物理气相沉积(Physicql Vapor Deposition)的简称,包括真空蒸发镀膜,溅射镀膜,离子束和离子助,外延膜沉积技术等四大类. 2:PECVD:即等离子增强化学气相沉积 (Plasma-Enhanced Chmical vapor Deposition),其他还有LPCVD ,MOCVD, 等. APCVD

pvd技术分类

物理气相沉积（PVD）技术主要分为真空蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀膜。

具体如下：
1. 真空蒸发镀膜：通过加热材料至蒸发，然后在真空中将蒸汽沉积到基片上形成薄膜。

这种方法简单且成本较低，但可能不适用于高熔点或易反应的材料。

2. 溅射镀膜：利用等离子体中的离子轰击靶材料，将其表面的原子溅射出来并沉积到基片上。

这种方法可以沉积多种材料包括金属、合金、半导体等，并且可以在较低的衬底温度下制备出高质量的薄膜。

3. 离子镀膜：在真空中创建气体放电产生等离子体，并将欲沉积材料的原子离子化，再利用电场加速至基片上形成薄膜。

这种方法有助于提高膜层的附着力和密度。

PVD 镀膜(离子镀膜)技术

氟化镁（MgF2） MGF2作为1/4波厚抗反射膜普遍使用来作玻璃光学薄膜，它难以或者相对难以溶解，
而且有大约120NM真实紫外线到大约7000nm的中部红外线区域里透过性能良好。OLSEN，MCBRIDE等人指出
从至少200NM到6000NM的区域里，2.75MM厚的单晶体MGF2是透明的,接着波长越长吸收性开始增大,在10000NM透过率降到大约2%,虽然在8000-12000NM区域作为厚膜具有较大的吸收性,但是可以在其顶部合用一薄膜作为保护层. 不使用IAD助镀,其膜的硬度,耐久性及密度随基板的温度的改变而改变的.在室温中蒸镀,MGF2膜层通常被手指擦伤,具有比较高的湿度变化.在真空中大约N=1.32,堆积密度 82%,使用300（℃）蒸镀,其堆积密度将达到98%,N=1.39它的膜层能通过消除装置的擦伤测试并且温度变化低,在室温与300（℃）之间,折射率与密度的变化几乎成正比例的. 在玻璃上冷镀MGF2加以IAD助镀可以得到300（℃）同等的薄膜,但是125-150EV能量蒸镀可是最适合的.在塑料上使用IAD蒸镀几乎强制获得合理的附着力与硬度.经验是 MGF2不能与离子碰撞过于剧烈. 透光范围(nm) 折射率(N) 550nm 蒸发温度（℃）蒸发源应用杂气排放量
气要注意不要影响到它的蒸发速率否则改变了它的折射率. 名称:OS-10(TIO2+ZrO2) 透光范围(nm) 折射率(N) 550nm 蒸发温度（℃）蒸发源应用杂气排放量 250-7000 2.3 2050 电子枪, 增透,滤光片,截止膜一般, 制程特性:棕褐色颗粒状. 杂气排放较大,预熔不充分或真空度小于5*10-5Torr时蒸发,其折射率会比2.3小,帮必须充分预熔且
550nm 蒸发温度（℃）蒸发源应用方式