硬质薄膜技术的最新发展.doc

硬质薄膜技术的最新发展.doc硬质薄膜技术的最新发展为满足各技术领域的要求,硬质薄膜业近年来得到了广泛的发展和应用。近年来,伴随着对材料表面力学、摩擦磨损、抗高温氧化以及抗腐蚀性能的新要求,硬质薄膜技术得到了飞速发展,并被广泛应用在机械、电子、冶金、汽车、航空航天等不同领域。虽然硬度值己经不再是这类涂层的唯一指标,但硬质薄膜依然可以根据其维氏硬度(HV)的大小分为三类:HV<40GPa为一•般硬质薄膜;40GPa<HV<80GPa为超硬薄膜;HV>80GPa为极硬薄膜。硬质薄膜如TiAlN、MoS2-Ti等是为了提高材料的耐磨损、耐腐蚀和耐高温等性能而施加在材料表面的覆盖层,采用硬质薄膜能显著提高零部件的耐用性。从技术角度出发,厚度为几个微米及以下的覆盖层一般称硬质薄膜;几十微米乃至更厚的覆盖层一般称为硬质涂层o1、 化学气相沉积技术化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition,CVD)是一种热化学反应过程,是在特定的温度和经过特别处理的基体(包括硬质合金和工具钢材质)表面所进行的气态化学反应。CVD技术常常通过反应类型或者压力来分类,包括低压CVD(LPCVD).常压CVD(APCVD)、等离子体增强CVD(PECVD)以及Hot-FilamentCVD和LaserInducedCVD等。各方法的原理及优缺点在真空技术网前文中都有详细叙述,[6]中所述,其具有最佳的耐磨损性能,使用寿命能提高70%以上。近年来CVD技术己经取得了重要的技术进展,尤其是MTCVD技术的发展,如lonBond的Bemex离子加强化学气相沉积(PECVD)制膜设备,使得温度低于200°C的情况下沉积极端光滑的无定形类金刚石(AmorphousDiamond-LikeCarbon,ADLC)薄膜成为了可能,ADLC薄膜具有极低的摩擦系数、非电导性并旦具有化学惰性,主要的应用领域包括发动机部件和机械零件;由北京有色金属研究院开发的具有自主知识产权,利用射频等离子体增强CVD技术制备磷化硼硬质薄膜,该薄膜成分均匀、应力小、与工件的附着力良好,具有硬度高、机械强度高及红外光学性能优良等特点。然而,CVD技术普遍存在着不易工业化放大的难题。该法一般使用挥发性过渡金属卤化物作为前驱体,这类物质不但会污染环境,而且也腐蚀制膜设备的真空系统。前驰体性能不稳定、制造困难且类别较少也限制了CVD方法的应用。此外,大多数CVD技术工艺温度较高,容易导致基体力学性能降低及零件变形。由于CVD技术存在着上述不足,硬质薄膜的另一类制备方法物理气相沉积技术越来越受到青睐。2、 物理气相沉积技术物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition,PVD)是利用某种真空物理过程,例如蒸发或者溅射实现物质的转移,即原子或分子由源转移到基体表面上,并沉积成薄膜。它是一种能真正获得纳米至微米级薄膜旦无污染的环保型表面处理方法,在不影响基体尺寸的情况下,提高表面强度、增强耐腐性和摩擦磨损等性能。自从20世纪80年代以来PVD技术开始广泛应用于薄膜业,随着PVD技术的发展和机械加工行业对硬质薄膜的新要求,当前世界上主要的硬质薄膜设备制造商都采用阴极电弧技术和磁控溅射技术制备各种硬质薄膜。、阴极电弧技术阴极电弧技术利用真空环境下的弧光放电,使固体阴极靶材蒸发、离化并通过等离子体的强化作用,飞