激光器概述讲解

溅射镀膜加工



溅射镀膜是基于离子轰击靶材时的溅射效应。 离子束在电场或磁场的加速下飞向阴极靶材，阴极表 面靶原子溅射至靶材附近的工件表面，形成镀膜。 溅射镀膜有三种溅射技术：直流二级溅射、三级溅射 和磁控溅射，其区别在于放电方式有所不同。 自20世纪70年代磁控溅射技术的出现，使溅射镀膜进 入了工业应用，在镀膜的工艺领域中占有极为重要的 地位。
应用1－耐磨功能膜

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为提高刀具、模具或机械零件的使用寿命，可 采用离子镀工艺镀上一层耐磨材料，如铬、钨、 锆、钽、钛、铝、硅、硼等的氧化物、氮化物 或碳化物，或多层膜如Ti+TiC。 实验表明，烧结碳化物刀具镀上TiC或TiN后， 可提高刀具寿命2～10倍。高速钢刀具镀上TiC 膜后，使用寿命提高3～8倍。不锈钢镀上TiC 膜后，耐磨性为硬铬层的7～34倍。
离子镀加工



离子镀是在真空蒸镀和溅射镀膜的基础上发展起来的 一种镀膜技术。从广义上讲，离子镀这种真空镀膜技 术是膜层在沉积的同时又受到高能粒子束的轰击； 离子镀能利用辉光放电所产生的高能粒子流对基片表 面溅射清洗，并将洁净的基片表面保留到全过程； 离子镀比真空蒸镀的绕射性好； 离子镀过程中的带能粒子，不仅使膜层附着良好、分 布均匀，并且使其质地致密，针孔少；
应用2－润滑功能膜



固体润滑膜有很多液体润滑无可比拟的优点， 但用浸、喷、刷涂方法成膜，所得膜层不均匀， 附着力差。 用离子镀方法可以得到良好的附着润滑膜。 国外的一些航空工厂已在喷气发动机的轮毂， 涡轮轴支承面和直升飞机旋翼轴的转动部件上， 用离子镀成功地镀制了铬或银等固体润滑膜， 既实现了无油润滑，又能防止腐蚀。
应用3－欧姆接触层的镀 制
磁控溅射镀铝或铝合金可用于制备 大规模集成电路的欧姆接触层。所适用 的合金有Al-Si（1.2%）、A1-Cu（4%） 和A1-Si（l%）等。溅射时，要求靶材纯 度高，并严格控制氢、氯等杂质气体含 量。
应用4－薄壁零件的镀制


例如某零件是直径为15毫米的管件，壁厚为63.5m， 材料为10元合金，成分为：Fe-Ni（42%）、Cr（5.4 %）、Ti（2.4%）、AL（0.65%）、Si（0.5%）、Mn（0. 4%）、Cu（0.05%）、C（0.02%）、S（0.008%）。 先用铝棒车成芯轴，而后镀膜。镀膜后，用氢氧化钠 的水溶液将铝芯全部溶蚀，即可取下零件。或用不锈 钢芯轴表面加以氧化膜，溅射镀膜后，用喷丸方法或 者液氮冷却方法使之与芯轴脱离。溅射镀制的薄壁管， 其壁厚偏差小于1%（圆周方向）和2%（轴向），远低 于一般4%的偏差要求。
应用1－硬质膜磁控溅射


在高速钢刀具上用磁控溅射镀氮化钛（TiN）超硬膜，大大提高刀 具的寿命，可以在工业生产中应用。 氮化钛可以采用直流溅射，但在工业生产中更为经济的是采用反 应溅射。 举例：工件经过超声清洗之后，再经过射频溅射清洗（功率为1kW， 时间约2min）。镀膜时溅射电压为330～375V，电流密度稳定在44 mA/cm2，工件与靶面的距离为4.75cm，工件加220V的负偏压，通 入真空室的氩流量lPam3/S，氮流量为0.02～0.06Pam3/s。氮流 量在0.03Pam3/s以下时，氮气可以全部与溅射到工件上的钛原子 发生化学反应而耗尽，镀膜速率为300nm/min。随着氮化钛中氮含 量增加，镀膜色泽由金属光泽变为金黄色，可以用作仿金装饰镀 层。

电子束打孔、切槽、焊接、电子束曝光、 电子束热处理等都陆续进入生产。
数码离子束设备
刻蚀加工应用3
3.石英晶体谐振器制作



石英晶体的谐振频率与其厚度有关。 用机械研磨和抛光致薄的晶体，可制作低频器件，但 频率超过20MHz时，上述工艺已不适用，因为极薄的晶 片已不能承受机械应力。 采用离子束抛光，可以不受此限制。石英晶体谐振器 的金属引线要求重量轻、低电阻，通常用铝沉积在晶 体表面沟槽中，以高电导率铝作引线电极。 用离子束溅射加工晶体上的沟槽是最有效的方法。
高能束流加工技术
激光束加工技术发展概述

1960年，美国休斯实验室的梅曼使用红 宝石作为工作物质，制出了世界上第一 台激光器，成功地产生了波长为0.6943 微米的红外激光。
激光束加工技术发展概 述2

随着大功率激光器的出现，应用激光进行材料 加工的激光加工技术逐渐发展起来。 从原理上讲，自然界中几乎所有材料，都能采 用激光加工。 从行业来说，激光加工涉及到汽车、电子电器、 有色金属纤维、精密机械以及运输机械等所有 领域。 激光广泛用于打孔、切割、焊接、表面处理及 半导体加工等。



CMA-960F型自动送料激 光切割机

CM系列激光设备在全面质量管理体系的工 厂环境下进行生产作业，稳定性、精确度和速 度三大指标均可体现世界一流设备的水准。
CMA-2016F型激光切割机
YMRF-MV100型成衣激光 雕花机
电子束加工技术发展概 述2

自20世纪60年代初期我国开始研究电子 束加工工艺，目前已在仪器仪表、微电 子、航空航天和化纤工业中得到应用。
应用3－抗蚀功能膜



离子镀所镀覆的抗蚀膜致密、均匀、附 着良好。 英国道格拉斯公司对螺栓和螺帽用离子 刷镀上28m厚的铝膜，能经受2100h的的 盐雾试验。在与钛合金零件相连接的钢 制品上，采用镀铝代替镀镉后，可避免 钛合金零件产生的镉脆现象。 在原子能工业中，反应装置中的浓缩铀 芯的保护层，以离子镀铝层代替电镀镍 层，可防止高温下剥离。
应用2－固体润滑膜的镀 制
在齿轮的齿面上和轴承上溅射控制二硫化钼润 滑膜，其厚度为0.2～0.6m，摩擦系数为0.04。溅射 时，采用直流溅射或射频溅射，靶材是用二硫化钼粉 末压制成形。为保证得到晶态薄膜（此种状态下，有 润滑作用），必须严格控制工艺参数。如用射频溅射 二硫化钼的工艺参数为：电压2.5kV，真空度为l Pa， 镀膜速率为30nm/min。为了避免得到非晶态薄膜，基 片温度应适当高一些，但不能超过200℃。