本文在提供实验室已有的PVD涂层装备的基础上，对PVD装备整体结构进行方案设计，结构设计及其关键零部件进行计算机辅助设计。为达到这一要求，本文涉及的研究范围共有以下几点：一、对设备整体结构布局进行方案设计；二、对炉腔内夹具到电机的传动系统进行设计计算；三、炉腔的结构及靶材的结构进行设计；四真空获得部位的真空泵的选择及设计；五、夹具的结构设计；六、整体外形结构的设计。该课题的研究受限于产品保护的影响，可获取的资料并不多，而且该技术作为新兴技术，其设备的隐秘性受到了一定程度上保护。所以本文主要基于学校设备原原有的尺寸和标准类型的基础上，做出选型及外观设计。

本文在研究设计的过程中遇到主要问题便是基础数据缺乏，整体外观设计的局限性。另外在设计过程中，受到已有的资料及实验室的设备的局限性，对整体的一些结构在设计方面仿照了实验室的已有设备，比如炉腔的结构和尺寸，整体外形的尺寸，设备结构布局的方案等。虽然整个任务很繁杂困难，但是在指导老师吴老师以及热心的研究生学长和实验室老师的共同帮助下，我还是成功的完成本次任务。PVD技术非常全面，而我的课题仅仅是冰山一角便凸显这么多的问题，所以本次课题给了我极大的兴趣和动力。

第1章 概述

1.1 PVD技术综述

PVD是英文Physical Vapor Deposition的缩写，是物理气相沉积的意思。物理气相沉积现在一般分为三种，真空蒸镀，溅射镀膜以及离子镀，它是一种重要且实用的现代表面工程技术。PVD技术是目前最具有价值也是运用最广的一种表面技术，涉及到的应用领域很广，包括新材料、制造、注塑、模具成形、汽车零部件、控制等。从装饰件、高精密加工刀具、高要求机械零部件到不同种类的模具等都有不同的广泛用途。这种表面技术能够获得微米级涂层并且做到机械制造与绿色环保相结合，同时在几乎不影响原来的关键尺寸的情况下，用来增加耐磨性，改善提高表面的外观，提高表面强度，最后还有很好的防腐蚀，自润滑，导热以及抗摩擦的能力。

然而，通过调查了一些市场，我们发现，真空涂层技术的发展并不那么的平衡。因为一些刀具和模具，经常在一个非常恶劣的环境中工作，它们远比装饰涂层表面镀的薄膜要求高。但，装饰涂层厂家遍地都是，然而却很少能够生产刀具和模具工艺涂层的厂家，更不要说极度欠缺的工艺质量和售后服务。目前，在国内很多数的涂层设备的厂家，供应商，在涂前工艺技术、涂层工作工艺技术，涂后处理的工艺技术，检测涂层质量的技术，涂层刀具模具的实际应用技术等一系列完整的涂层工艺技术都无法提供。而且，对工艺技术人员，操作人员，维修人员等不仅要有扎实的专业的涂层技术，还要有全面的材料知识、热处理知识、刀具磨具涂层前的表面预处理等知识的综合运用，还有会正确合理的使用刀具磨具和上机操作的所有技术要求。这任一种技术或能力的缺少，都会给产家带来使用上的效果差的结论。以上这些问题，都严重的制约了该技术在刀具和模具上的发展。

从另一方面讲，该技术也涵盖了关于物理学、化学、材料学、电学等多门学科的内容和技术，国内缺乏技术全面的能生产刀具和模具的骨干厂家，大部分的厂家都是从国外引进先进的设备和整条生产线，缺乏自主创新的能力。所以需大力发展该领域所覆盖的技术，不能依靠别人的东西，这样会拖缓自己发展的脚步。

1.2PVD涂层原理

物理气相沉积阴极电弧技术是指在真空下，通过电极间放电现象在阴极靶材表面产生微小的弧斑，使阴极靶材表面的材料蒸发，蒸发的分子在真空镀膜腔中发生碰撞电离，最终在外加电磁场的作用下沉积在工件的表面，形成涂层。