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多弧离子镀技术的研究现状

1 多弧离子镀技术的发展1963年D。M。Mattox首先提出了真空离子镀膜的方案，并由此开始了实验研究。1972年B提出了反应蒸发镀(即ARE)技术方案，并通过此方案制作了TiN和TiC超硬膜。同年，MOLEY和SMITH在镀膜中使用了空心镀膜技术，离子镀技术有了进一步的发展。尤其在20世纪80年代，国内相继有人研究出了多弧离子镀和电弧放电高真空离子镀技术，至此离子镀技术开始出现工业应用中。86497

多弧离子镀是一种将弧光放电作为金属蒸发源的表面涂层技术，通过在固体的金属阴极靶材上直接蒸发金属，而这些从阴极弧光辉点放出的阴极物质离子，作为蒸发物最后在基材表面沉积形成薄膜[21]。论文网

多弧离子镀作为离子镀的一种改进方法，它拥有很高的镀膜效率，同时镀出的膜拥有很好的膜层致密度和膜层附着力等特点。这也使得多弧离子镀技术的镀层在模具、工具的装饰镀膜以及超硬镀膜等领域的应用越加广泛，并且在未来将占据越来越重要的地位[22]。

2 多弧离子镀技术的原理

图1-1为多弧离子镀的蒸发源结构示意图 ,它主要由由水冷阴极、磁场线圈和引弧电极等部分组成，阴极材料即为镀膜所需的材料。

 阴极强制冷却多弧离子镀结构示意图

在真空室中，多弧离子镀技术利用气体放电或者被蒸发物部分离化，在气体离子或者被蒸发物粒子轰击作用的同时，将蒸发物或反应物沉积到基材上。离子镀技术将等离子体技术、辉光放电现象和真空蒸发技术三者有机结合起来，不但能明显地改进膜层的质量，并且拓展了薄膜的使用范围。膜附力强，绕射性好，膜材广泛是其显著的优点。D。M。首次提出了离子镀的原理，其具体工作过程为：

首先将真空室抽到4×10-3帕以上的真空度，然后再接通高压电源，于蒸发源与基片材料之间形成一个有低压气体放电的低温等离子区。将基片电极和5KV的直流负高压电源相接，由此产生辉光放电阴极。辉光放电区会产生惰性气体离子，这些惰性气体离子之后会进入阴极暗区，在电场的作用下加速轰击基材进行清洗。其后是镀膜过程，由于加热镀料会被气化，产生的原子进入了等离子区，大部分气化离子会与惰性气体离子和电子进行碰撞，其中会有一小部分发生了离化。离化后产生的离子会以高能轰击镀层的表面，致使其膜层质量得到了改善。

然而多弧离子镀与其他离子镀方法之间存在着较大的不同。多弧离子镀使用的并非一般传统离子镀的辉光放电方式进行沉积而是弧光放电方式进行沉积镀膜。换句话来阐述多弧离子镀的原理就是，其蒸发源为阴极靶，通过靶材与阳极壳体之间进行弧光放电，蒸发靶材，然后离化产生等离子体，最后沉积到基体上。

3 多弧离子镀技术的特点

1、阴极可直接产生等离子体，不再需要使用熔池，阴极靶也可依据工件的形状随意布置，这大大简化了工件的制作程序；

    2、多弧离子镀因其入射粒子能量高，从而制出的膜致密度高，强度和耐久性都很好，附着强度也有相应的提升；

3、离化率高，可达80%以上；

4、从工业应用方面讲，多弧离子镀的突出优点是其蒸镀效率高。

5、缺点：在高功率下，会产生飞点，因此会影响镀膜的质量。