無(wú)機(jī)涂層工藝常用的涂層原料和氣體

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(jìn)行除層，它可以通過(guò)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(chǔ)上通人其他的反應(yīng)性氣體，并通過(guò)反應(yīng)沉積獲得包含源物質(zhì)成分和反應(yīng)氣體成分的化合物。反應(yīng)濺射沉積的一個(gè)突出問(wèn)題是“靶材中毒”，但研究表明，當(dāng)靶材表面原子部分生成復(fù)合物，即處于“轉(zhuǎn)變區(qū)域”類型時(shí)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(yīng)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。

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(xué)氣相沉積(CVD)。按反應(yīng)條件分為常壓、低壓、低溫、金屬有機(jī)物(MOCVD)、等離子體增強(qiáng)(PECVD)及激光誘導(dǎo)(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(xué)。包括陰極化和電鍍；⑧無(wú)機(jī)膠凝粘結(jié)(低溫烘烤)。⑨放熱反應(yīng)工藝?？砂幢Ｗo(hù)涂層或功能涂層的性能要求，考慮介質(zhì)與壓力，結(jié)構(gòu)底材，涂層厚度，使用壽命、儲(chǔ)存期等因素選擇涂層工藝及其參數(shù)。

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

因此在實(shí)際的PVD涂層生產(chǎn)中為了保證涂層與基體的良好結(jié)合，對(duì)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(jìn)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(guò)程中也會(huì)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(duì)工件表面進(jìn)行轟擊，改善產(chǎn)品表面狀況，進(jìn)一步提高涂層與基體的結(jié)合力。此外，在特殊場(chǎng)合條件下，首先在襯底表面沉積一層薄的特殊的黏結(jié)層，然后再沉積功能層，也將有利于涂層與襯底的更好結(jié)合。

在涂層工藝中，主要的工藝參數(shù)如溫度、壓力、反應(yīng)氣體濃度以及氣體總流量都需要精確的控制和監(jiān)測(cè)。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(yīng)在硬質(zhì)合金基體表面上而不會(huì)在氣相中發(fā)生，同時(shí)獲得一個(gè)適當(dāng)?shù)娘@微結(jié)構(gòu)。各工藝參數(shù)如基體溫度，氣體流速，反應(yīng)器幾何形狀，氣體黏度都會(huì)影響邊界層的傳輸形式，這些也影響了沉積涂層的結(jié)構(gòu)和組成成分。工藝過(guò)程監(jiān)測(cè)方法被用來(lái)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(cè)方式一般分為物理探測(cè)和光學(xué)儀表分析。 2100433B

高溫?zé)o機(jī)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?zé)o機(jī)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(dá)波(隱身)、溫控等許多特殊功能。廣泛應(yīng)用于航天、航空、軍工、冶金、機(jī)械等領(lǐng)域。