無機涂層工藝

基本上所有的金屬及非金屬材料都可以采用PVD涂層的方式進行除層，它可以通過靶材或蒸發(fā)源等材料源直接沉積而獲得源物質(zhì)的涂層材料，也可以在此基礎上通人其他的反應性氣體，并通過反應沉積獲得包含源物質(zhì)成分和反應氣體成分的化合物。反應濺射沉積的一個突出問題是“靶材中毒”，但研究表明，當靶材表面原子部分生成復合物，即處于“轉變區(qū)域”類型時所制備的涂層擁有最佳的性能。目前，硬質(zhì)合金工具、模具表面的PVD硬質(zhì)涂層基本上都采用的反應沉積方法獲得，根據(jù)涂層成分大致可分為以下幾類：(1)金屬氮化物； (2) 金屬碳化物； (3) 金屬氧化物；(4) 金屬硼化物；(5)其他金屬合金及化合物。

在涂層工藝中，主要的工藝參數(shù)如溫度、壓力、反應氣體濃度以及氣體總流量都需要精確的控制和監(jiān)測。涂層沉積發(fā)生的溫度是決定性的因素，沉積溫度必須要保證反應在硬質(zhì)合金基體表面上而不會在氣相中發(fā)生，同時獲得一個適當?shù)娘@微結構。各工藝參數(shù)如基體溫度，氣體流速，反應器幾何形狀，氣體黏度都會影響邊界層的傳輸形式，這些也影響了沉積涂層的結構和組成成分。工藝過程監(jiān)測方法被用來控制氣體純度和濃度，出口氣體組分，沉積氣氛的溫度等，監(jiān)測方式一般分為物理探測和光學儀表分析。 2100433B

常用的工藝有：①熱噴涂。包括火焰噴涂、電弧噴涂、爆炸噴涂及等離子噴涂；②物理氣相沉積(PVD)。包括真空蒸發(fā)新工藝、磁控濺射、離子鍍及分子束外延；③化學氣相沉積(CVD)。按反應條件分為常壓、低壓、低溫、金屬有機物(MOCVD)、等離子體增強(PECVD)及激光誘導(LCVD)等；④滲涂?？煞譃樘盍下駶B、料漿滲、氣相滲和熔滲等；⑤溶膠一凝膠(Sol-Gel)；⑥熔燒涂層。⑦電化學。包括陰極化和電鍍；⑧無機膠凝粘結(低溫烘烤)。⑨放熱反應工藝?？砂幢Ｗo涂層或功能涂層的性能要求，考慮介質(zhì)與壓力，結構底材，涂層厚度，使用壽命、儲存期等因素選擇涂層工藝及其參數(shù)。

CVD涂層的溫度相對較高( 800~1000℃)，化學鍵合是涂層與基體結合的主要模式；而PVD涂層沉積過程中的溫度一般較低(500℃左右)， 涂層與村底發(fā)生化學鍵合的程度較低，結合主要基于機械結合與物理結合。因而PVD涂層與襯底的結合力較低。

因此在實際的PVD涂層生產(chǎn)中為了保證涂層與基體的良好結合，對于襯底的表面狀況和清潔度具有較高的要求，產(chǎn)品在涂層前一般都要求進行超聲波清洗和噴砂處理。另外，在硬質(zhì)合金工具PVD涂層工藝過程中也會增加一道特殊離子的刻蝕階段，可以采用惰性氣體離子，也可以采用金屬離子對工件表面進行轟擊，改善產(chǎn)品表面狀況，進一步提高涂層與基體的結合力。此外，在特殊場合條件下，首先在襯底表面沉積一層薄的特殊的黏結層，然后再沉積功能層，也將有利于涂層與襯底的更好結合。

高溫無機非金屬涂層，涂施于金屬或其他高溫材料表面的一層玻璃、陶瓷或其他高溫無機非金屬薄層。采用的工藝方法有高溫搪燒、噴涂(火焰噴涂、等離子噴涂或爆震噴涂)、涂刷烘烤或熱解沉積等。具有在高溫下防熱、隔熱、抗氧化、防腐蝕、耐磨及電絕緣、吸收雷達波(隱身)、溫控等許多特殊功能。廣泛應用于航天、航空、軍工、冶金、機械等領域。