PVD(物理氣相沉積)

PVT公司是采用PVD工藝進(jìn)行超硬涂層早期的先驅(qū)者之一,尤其是使用大面積電弧蒸發(fā)源進(jìn)行電弧蒸發(fā)。

完整的PVD工藝是從把已清洗過(guò)的工件（通過(guò)水基清洗溶液）放入預(yù)加熱過(guò)的真空室內(nèi)開(kāi)始，此后全自動(dòng)工藝通過(guò)以下步驟運(yùn)行：

• 基體預(yù)熱以達(dá)到涂層工藝需求的溫度
• 濺射刻蝕，即離子刻蝕或者濺射清洗
• 金屬離子刻蝕
• 沉積
• 冷卻

在真空室排氣后，涂層工件被移出真空爐室。涂層材料是通過(guò)電弧蒸發(fā)或磁控濺射使其形成汽相或直接氣化進(jìn)入真空室。

電弧蒸發(fā)

電弧蒸發(fā)期間，磁導(dǎo)弧在整個(gè)涂層材料（靶材）上運(yùn)行，如Ti, AlTi, AlCr, TiSi等靶材，電弧促使被蒸發(fā)的材料幾乎100%離化，離化的金屬蒸氣與反應(yīng)氣體重組，如Ti+N（氮?dú)猓?gt;TiN(氮化鈦)。由于電弧蒸發(fā)具有高內(nèi)能和極好的均鍍分散能力，所以電弧蒸發(fā)工藝可以均勻地沉積結(jié)合力非常好的膜層。即使在復(fù)雜的形狀，三維立體的工件上（零部件和工具），通過(guò)工件的單向、雙向和三向旋轉(zhuǎn)可以保證膜層的均勻沉積。

根據(jù)應(yīng)用不同而采用不同的工藝，如電弧蒸發(fā)配有：

• 恒定直流電源或
• 脈沖直流電源

基體的電偏壓可以通過(guò)下面電源以不同的功率級(jí)別進(jìn)行加載：

• 恒定直流偏壓電源或
• 脈沖直流偏壓電源

工藝設(shè)計(jì)是使電弧均勻地在靶材上運(yùn)行，以控制和減少微液滴的數(shù)量和尺寸，且使靶材的利用率達(dá)到最大化。

為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，PVT公司開(kāi)發(fā)了PDA（等離子擴(kuò)散電弧）和HiParc（高能脈沖電弧）工藝，通過(guò)這種工藝，電弧被高度擴(kuò)散，并且電弧采用了高能脈沖模式，其工藝原理如下圖所示：

磁控濺射

磁控濺射（又名濺射）是涂層材料通過(guò)氬離子轟擊和釋放而轉(zhuǎn)化為氣相的涂層工藝，通過(guò)這種方式從靶材釋放的涂層原子，部分離化和沉積，而與反應(yīng)氣體重新結(jié)合，如氮?dú)?，這樣所需的涂層材料被沉積到帶有電偏壓基體上。由于這種工藝的低內(nèi)能和有限的分散能力，所以基體和磁控濺射源之間的距離明顯小于用電弧蒸發(fā)。可以根據(jù)磁控濺射工藝來(lái)避免微液滴的形成。該工藝的原理如下圖所示。