制造工艺过程与方法

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1、3.2.1气相法3.2.2液相法3.2.3固相法JJ3.2ManufacturingProcessandTechniqueJ不发生化学反应物理气相沉积法PVD化学气相沉积法CVD气相聚合3.2.1气相法Deposition发生气相化学反应3.2.1.1PhysicalVaporDepositionPVD是利用电孤、高频电场、等离子体等高温热源将原料加热至高温，使之气化或形成等离子体，骤冷，使之凝聚成各种形态的材料（如：晶须、薄膜、晶粒等）。其原理一般基于纯粹的物理效应。PVD的步骤蒸气的产生使气化材料从供给源转移到衬底通过异相成核作用和膜生长形成一种沉积膜阴极溅射法离子镀法电

2、子轰击法电阻加热法二极直流溅射高频溅射磁控溅射反应溅射PVD法制备薄膜材料图3-4.PVD法的分类真空沉积法（1）真空沉积法EvaporationDepostionPVDforPreparingFilmMaterials机理：金属元素和化合物，在真空中蒸发或升华，在工件表面上析出并附着。当多种元素蒸镀时，可得一定配比的合金薄膜。采用真空的原因：蒸发出来的分子在向基片运动的过程中，会不断与真空中残留气体分子碰撞，失去定向运动的动能，而不能沉积于基片。即：真空中残留气体分子越多（真空度越低）沉积于基片上的分子数越少。真空中加热物质的方法:a.电阻加法：让电源通过蒸发源（用高熔点金

3、属制作）加热蒸镀材料，使之蒸发。缺点：蒸发源材料与蒸镀材料易形成化合物或合金。b.电子轰击法：将电子集中轰击蒸发材料的一部分而进行加热。可以避免电阻加热法所存在的缺点。电阻加热法物理气相沉积PhysicalVaporDeposition(PVD)电阻式热蒸发电子轰击法物理气相沉积PhysicalVaporDeposition(PVD)电子束蒸发蒸发材料是单质，可以具有相同的成分。合金、化合物的蒸镀方法当薄膜是单质时当薄膜是合金或化合物时蒸发材料，经蒸镀后，未必与薄膜成分相同。因此，制作预定组成的合金薄膜时，常利用闪蒸蒸镀法：使合金粉末的一个一个颗粒在一瞬间完全蒸发。双蒸发源蒸

4、镀法：把两种元素分别装入各自的蒸发源中，独立地控制蒸发，使薄膜的合金成分可控。（2）阴极溅射法（溅镀）SputteringDepositionLAD300-I激光真空溅射薄膜沉积系统清华大学摩擦学国家重点实验室阴极溅射法是高能粒子（离子、中性原子）轰击靶材，使靶材表面原子或原子团逸出，逸出的原子在工件的表面形成与靶材成分相同的薄膜。特点：膜成分基本上与靶材相同，易获得复杂组成的合金。薄膜与基体之间的结合力大。（原因：溅射逸出的原子能量远大于蒸发原子的能量，与基体的附着力大大优于蒸镀法）。二极直流溅射BipolarSputtering射频电溅镀RFSputtering磁控溅镀M

5、agnetronSputtering反应溅镀Reactivesputtering磁控溅射靶材表面的磁场及电子运动轨迹物理气相沉积－－磁控溅射－－应用工模具物理气相沉积－－－磁控溅射具有隔热功能的汽车风挡玻璃物理气相沉积－－－磁控溅射选择性吸收膜太阳能热利用物理气相沉积－－－磁控溅射大幅度提高刀具寿命物理气相沉积－－磁控溅射－－类金刚石薄膜耐磨件扬声器离子镀法的基本原理与真空沉积法相同。是将蒸发了的金属原子在等离子体中离子化后，在基体材料上析出薄膜。（3）离子镀法IonPlating等离子体中的离子、电子；以及蒸发金属在电场作用下以离子和原子状态进入真空室。T+T+N+N+e-

6、e-e-e-e-引弧电路真空阴极电弧离子镀膜原理真空阴极电弧离子镀膜本实验所用设备为MIP-8-800型多功能离子镀膜设备用途：利用该设备可制备各种金属膜、化合物膜、多层膜和复合膜等用于多弧离子镀的电弧靶和控制柜用于射频溅射的射频功率源和匹配箱离子镀实例离子镀应用各种装饰件离子镀应用各种装饰件离子镀应用各种装饰件离子镀应用刀具离子镀应用各种刀具离子镀应用我国制造业规模已达世界第四位，但制造业大而不强。使我国早日从制造大国变为制造强国需要从多方面努力，其中加工的高速化和精密化是重要的方面，这对所需的工具材料提出了更高要求。为了满足这些要求，刀具材料获得了迅速发展：（1）超硬颗粒

7、硬质合金材料提高了其硬度和耐磨性；（2）陶瓷和金属陶瓷刀具材料的发展明显改善了其强度和韧性；（3）新型涂层材料及制备工艺使涂层的韧性和耐磨性得到显著提高，其中纳米结构超硬薄膜引人关注。纳米级硬质复合多层膜纳米多层（约200层）复合膜的超硬效应单层膜：TiN21GPa，NbN14GPa纳米多层膜：TiN/NbN51GPa离子镀应用纳米多层膜的超硬度和超模量效应与涂层的组成材料、调制周期（λ）、及层之间的界面等有关超硬薄膜的纳米多层化还显著改善薄膜的韧性和抗裂纹扩展能力形成超硬度的条件：自发形成稳定、规则的