高其乾表面工程作业

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1、电子束蒸发镀膜一制备原理电子束蒸发镀膜：电子束蒸发镀膜是利用加速电子轰击镀膜材料，电子的动能转换成热能使镀膜材料加热蒸发，并形成膜。电子束蒸发源由发射电子的热阴极、电子加速极和作为阳极的镀膜材料组成。电子束蒸发源的能量可以高度集中，使镀膜材料局部达到高温而蒸发。通过调节电子束的功率，可以方便的控制镀膜材料的蒸发速率，特别是有利于高熔点金属和化合物物料。电子束加热蒸发镀膜的特点是能获得极高的能量密度，最高可达109w/cm2,加热温度可达3000〜6000°C,可以蒸发难熔金属或化合物；被蒸发材料置于水冷的1甘竭中，可避免I甘竭材料的污染，制备高纯度膜；

2、另外，由于蒸发物加热面积小，因而热辐射损失减少，热效率高。但结构较复杂，且对于较多的化合物，由于电子的轰击有可能分解，故不适合多数化合物的蒸镀。电子束蒸发镀膜技术是一种制备高纯物质薄膜的主要方法，在电子束加热装置中，被加热的物质被放置于水冷的圮坍中电子束只轰击到其中很少的一部分物质，而其余的大部分物质在圮竭的冷却作用下一直处于很低的温度，即后者实际上变成了被蒸发物质的圮埸。因此，电子束蒸发沉积方法可以做到避免坦埸材料的污染。在同一蒸发沉积装置中可以安置多个圮堀，这使得人们可以同时或分别蒸发和沉积多种不同的物质。现今主流的电子束蒸发设备中对镀膜质量起关键

3、作用的是电子枪和离子源。今常用的电子枪是磁偏转形枪，又被称为270度磁偏转电子枪。从阴极发射的热电子经阴极与阳极间的高压电场加速并聚焦成束，由磁场使之偏转到达塩埸蒸发源材料表面，轰击并蒸发材料。由于蒸发源材料与阴极是分开的，并单独处于磁场中，圮竭与蒸发源材料发射的二次电子立即受到磁场的作用，再次发生偏转并被收集极吸收，故其可以有效地抑制二次电子，而且通过改变磁场大小，可在x方向任意选择靶面位置，一般都附加y方向交变磁场，可使电子束在整个材料表面扫描，避免材料“挖坑”现象。由于电极间距较大，可有效地防止极间放电，因此功率可以做得很大。此外，阴极受到屏蔽,

4、不受污染，工作寿命长。二电子束蒸发镀膜的优缺点根据电子束流的产生原理，电子束加工具有如下特点：电子束发射器发射的电子束流束斑极小，且可控,可以用于精密加工;对于各种不同的被处理材料,其效率可高达75%〜98%,而所需的功率则较低；1）能量的发生和供应源可精确地灵活移动，并具有高的加工生产率;2）可方便地控制能量束，实现加工自动化；3）设备的使用具有高度灵活性，并可使用同一台设备进行电子束焊接、表面改善处理和其他电子束加工；4）电子束加工是在真空状态下进行，对环境几乎没有污染；5）电子束加工对设备和系统的真空度要求较高，使得电子束加工价格昂贵，一定程度上

5、限制了其在生产中的应用。由于电子束流具有以上特点，目前，已被广泛地应用于高硬度、易氧化或韧性材料的微细小孔的打孔，复杂形状的铳切，金属材料的焊接、熔化和分割，表面淬硬、光刻和抛光，以及电子行业中的微型集成电路和超大规模集成电路等的精密微细加工中。随着研究的不断深入,电子束加工已成为高科技发展不可缺少的特种加工手段之一。电子束表面改性是利用电子束的高能、高热特点对材料表面进行改性处理。由于电子束加工技术在使用过程中可以较灵活地调节加热面积、加热区域以及材料表面的能量密度，电子束的能量利用率可以高达95%,并且电子束在材料表面的作用范围仅为0.01-0.加

6、叫因此，利用电子束对材料表层进行加热，可以达到所需温度或使材料熔化，从而实现对材料表面的改性，以满足材料表面的摩擦磨损、耐腐蚀和高温使用性能等要求。主要的改性手段有：电子束表面合金化、电子束表面淬火、电子束表面熔敷、电子束表面熔凝以及制造表面非晶态层。经过改性后的材料表面组织结构得到改善，强度和硬度得到大幅提高，耐腐蚀性和防水性也相应地得到增强。电子束蒸发设备结构简单，成本低廉，而且可以蒸发高熔点材料，在蒸镀合金时可以实现快速蒸发，避免合金的分憾，其镀膜质量也可以达到较高水平，可以广泛应用于激光器腔面镀膜以及玻璃等各种光学材料表面镀膜，是一种可易于实现

7、大批量生产的成熟镀膜技术。其中具体的优缺点有如下这些。优点：（1）污染少（2）可蒸镀高熔点的材料缺点：（1）电了束控制不当会引起材料分解或者游离，造成吸收或者基板电荷累积。（2）对于不同材料需要调整电子束大小。三应用领域该技术目前主要应用于以下几个方面：1）耐磨涂层:选用硬度高的耐磨涂层材料沉积于工具和模具表面,可以大幅度提高工具和模具的使用寿命。2）防腐涂层：由于EB-PVD技术制备岀的涂层致密程度高,对于在腐蚀环境下工作的零件,其防腐效果非常好。除此之外，EB-PVD得到的涂层形貌良好,残余应力也明显地提高了基体材料的防腐性能。3）热障涂层:热障涂

8、层（TBCs）是由绝热性能良好的陶瓷材料构成,它沉积在耐高温金属或超合金表面，热障涂层对于基底