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    真空離子鍍膜


    真空離子鍍膜于1963年由D. M. Mattox提出并開始實驗。1971年Chamber等發表電子束離子鍍技術,1972年Bunshah報告了反應

    蒸鍍(ARE)技術,并制作出TiN及Tic超硬膜。同年Moley和Smith將空心陰極技術應用于鍍膜。20世紀80年代,國內又相繼出現了

    多弧離子鍍及電弧放電型高真空離子鍍,至此離子鍍達到工業應用的水平。

    1.離子鍍膜原理及種類

    離子鍍是在真空室中,利用氣體放電或被燕發物質部分離化,在氣體離子或被蒸發物質離子轟擊作用的同時,將蒸發物或其反應

    物沉積在基片上。離子鍍把氣體輝光放電現象、等離子體技術與真空蒸發三者有機地結合起來,不僅明顯地改進了膜層質量,而

    且還擴大了薄膜應用范圍。其優點是膜層附著力強,繞射性好,膜材廣泛等。D. M. Mattox首次提出離子鍍原理。工作過程是

    :先將真空室抽至4 x 10-3Pa以上的真空度,再接通高壓電源,在蒸發源與基片間建立一個低壓氣體放電的低溫等離子區;

    極上接上5kV直流負高壓,從而形成輝光放電陰極。負輝光區附近產生的惰性氣體離子進人陰極暗區被電場加速并轟擊基片表面,

    對其進行清洗。然后進人鍍膜過程,加熱使鍍料氣化,其原子進人等離子區,與惰性氣體離子及電子發生碰撞,少部分產生離化

    。離化后的離子及氣體離子以較高能量轟擊鍍層表面,致使膜層質量得到改善。

    離子鍍種類很多,蒸發源加熱方式有電阻加熱、電子束加熱、等離子電子束加熱、高頻感應加熱等。

    2.空心陰極離子鍍

    空心陰極離子鍍(HCD)工作原理及特點

    空心陰極離子被已廣泛應用于裝飾、工具、模具及其它特種涂層。HCD法利用熱陰極放電產生等離子體束,以空心鉭管作陰極。輔

    助陽極距陰極較近,兩者作為引姍弧光放電的兩極。HCD槍引嫩方式有兩種:其一在粗管處施加高頻電場,使鉭管通人的紅氣電離

    ,紅離子轟擊粗管,受熱升溫達到熱電子發射溫度時,產生等離子電子束;其二是在陰極鉭管與輔助陽極之間加300V左右直流電壓

    ,鉭管通人缸氣,在lOPa--1Pa氬氣氣氛下,鉭管與輔助陽極間發生輝光放電,產生盆離子轟擊鉭管,當其溫度達2300K--

    2400K時,鉭管表面發射出大量電子后,由輝光放電轉變為弧光放電,此時電壓下降到3OV--60V,在陰一陽極之間接通主電源,

    即可引出等離子電子束。

    空心陰極離子被特點:①離化程度高,帶電粒子密度大,且有大量高能中性粒子。由于HCD法較其它離子鍍電子束流高100倍.因而

    其離化率較其它方法高3-4個數量級,而實側金屬離子產生率為22%-40%,②離子轟擊基片,除掉了氧化物,在膜一基界面形成“偽

    擴散層”,鍍層附著力好,膜質均勻致密,不僅能被金屬Ti, Cr, Mo,也可以進行反應鍍TiN,TiC,CrC等硬質膜。③可用一般低

    壓大流設備電源,因而使電氣系統操作簡單、安全。設備成本低。④工作壓力范圍寬,在lOPa--10-2Pa范圍內均可。⑤改善表面

    彼蓋度,增加繞射性。


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