多弧离子镀制备TiAlSiN涂层的工艺研究
研究了衬底温度、氮气流量、脉冲负偏压对多弧离子镀制备TiAlSiN涂层性能的影响，设计了L9（33）正交试验。利用扫描电子显微镜、能谱仪、纳米压痕仪和划痕仪对涂层性能进行测试。结果表明脉冲负偏压对涂层的硬度和表面大颗粒数量影响最大，衬底温度对涂层与衬底之间附着力影响最为明显。通过比对正交试验极差值，制定最佳制备工艺，制得的TiAlSiN涂层硬度为39.6GPa，膜基附着力为31.2N。
标签：多弧离子镀；TiAlSiN；硬度；附着力；大颗粒
Abstract：The effects of substrate temperature，nitrogen flow rate and pulse negative bias voltage on the properties of TiAlSiN coatings prepared by multi-arc ion plating were investigated. The properties of the coatings were tested by scanning electron microscope，energy spectrometer，nano-indentation instrument and scratch tester. The results show that the negative pulse bias has the greatest influence on the hardness and the number of large particles on the surface of the coating，and the substrate temperature has the most obvious effect on the adhesion between the coating and the substrate. The hardness of TiAlSiN coating was 39.6GPa and the adhesion of film substrate was 31.2N.
Keywords：Multi-arc ion plating；TiAlSiN；hardness；adhesion；large particle
1 概述
涂層刀具不仅保持了基材的韧性和强度，还具有硬质涂层的耐磨性，大大提升了切削刀具的使用寿命。目前单纯的TiN无法满足高速切削对其综合性能的要求，已经逐步被性能更为优良的TiAlN[1]取代。当今时代切削工艺对涂层耐磨性、热稳定性和抗氧化性提出了更高的要求。目前，更多的研究开始采用在传统涂层中掺杂其他元素，以达到提高涂层综合性能的目的。掺杂的元素主要有Cr[2]、Y[3]、V[4]、Si[5]、B[6]等。尤其是掺杂Si元素形成的纳米TiAlSiN涂层，具有硬度高[7]、摩擦系数低[8]、热稳定性好[9]等优点，在涂层刀具行业具有广阔的应用前景。
在众多涂层制备技术当中，采用多弧离子镀技术制备的涂层具有膜基结合力强、沉积速率高、涂层致密等优点。然而该技术中对制备的硬质涂层性能有影响的因素较多，如真空室内布局、本底真空度、反应气体、脉冲负偏压、衬底温度、弧源电流大小等。面对如此众多的影响因素，调控合适的工艺参数对制备高性能的涂层具有重要意义。正交试验法可以全面考察各因素之间的相互关系、量化它们之间的相互影响及内在联系，从而优化实验条件。因此，本研究采用正交试验法，研究了衬底温度、氮气流量、脉冲负偏压对多弧离子镀制备TiAlSiN涂层性能的影响，并根据正交实验结果中三个影响因素对涂层性能影响的极差R值，
真空镀膜中常用的方法有真空蒸发和离子溅射。真空蒸发镀膜是在真空度不低于10-2Pa的环境中，用电阻加热或电子束和激光轰击等方法把要蒸发的材料加热到一定温度，使材料中分子或原子的热振动能量超过表面的束缚能，从而使大量分子或原子蒸发或升华，并直接沉淀在基片上形成薄膜。离子溅射镀膜（多弧）是利用气体放电产生的正离子在电场的作用下的高速运动轰击作为阴极的靶，使靶材中的原子或分子逸出来而沉淀到被镀工件的表面，形成所需要的薄膜。 真空蒸发镀膜最常用的是电阻加热法，其优点是加热源的结构简单，造价低廉，操作方便；缺点是不适用于难熔金属和耐高温的介质材料。电子束加热和激光加热则能克服电阻加热的缺点。电子束加热上利用聚焦电子束直接对被轰击材料加热，电子束的动能变成热能，使材料蒸发。激光加热是利用大功率的激光作为加热源，但由于大功率激光器的造价很高，目前只能在少数研究性实验室中使用。(蒸发镀即电子枪，就是把要用的金属块如铬放到坩埚里面然后加热使其蒸发，与其中的N2，还有氩气等其他气体，一起吸附在阴极基材上。温度380℃~420℃) 溅射技术与真空蒸发技术有所不同。“溅射”是指荷能粒子轰击固体表面（靶），使固体原子或分子从表面射出的现象。射出的粒子大多呈原子状态，常称为溅射原子。用于轰击靶的溅射粒子可以是电子，离子或中性粒子，因为离子在电场下易于加速获得所需要动能，因此大都采用离子作为轰击粒子。溅射过程建立在辉光放电的基础上，即溅射离子都来源于气体放电。不同的溅射技术所采用的辉光放电方式
有所不同。直流二极溅射利用的是直流辉光放电；三极溅射是利用热阴极支持的辉光放电；射频溅射是利用射频辉光放电；磁控溅射是利用环状磁场控制下的辉光放电。 溅射镀膜与真空蒸发镀膜相比，有许多优点。如任何物质均可以溅射，尤其是高熔点，低蒸气压的元素和化合物；溅射膜与基板之间的附着性好；薄膜密度高；膜厚可控制和重复性好等。缺点是设备比较复杂，需要高压装置。（离子溅射技术即多弧，就是用高电压轰击靶材，靶材就是用我们所要的如CrTi靶，轰击出来直接吸附到基材上，如果出现溶滴就是没有将靶材完全离子化。420℃＋）此外，将蒸发法与溅射法相结合，即为离子镀。这种方法的优点是得到的膜与基板间有极强的附着力，有较高的沉积速率，膜的密度高。
离子镀铝技术介绍-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
离子镀铝技术 离子镀铝是通过物理气相沉积方法的方法在产品表面镀覆一层厚度均匀、结合力好的纯铝涂层。离子镀铝是一门新技术，它具有工艺温度低、镀层组织致密附着性、绕镀性良好、无公害等优点。目前主要有磁控溅射、多弧和电阻加热蒸发这三类设备。美国等国开展了离子镀铝研究工作较早，已取得较好成果，并应用于生产上。我国在80年代前后开展了离子镀的研究工作，并相继开始了离子镀铝的研究，但由于缺少环保意识，未获得大规模推广。 1、离子镀铝工艺流程 （1）入炉前的工件清洗：金属清洗剂浸泡—金属清洗剂超声波清洗—去离子水冲洗—脱水—烘干。通过清洗，使工件表面达到去油、去污、脱水的状态； （2）装炉后的离子溅射清洗：工件装卡入炉，抽真空、待真空度抽到8x 10-3Pa时，加热烘烤工件，同时通入氩气到2.6～6.67Pa之后，施加800～1000V的负偏压，对工件进行离子清洗，离子轰击15～20min，以保证铝涂层与工件有良好的结合力； （3）离子沉积镀铝：起铝靶、调正氩分压、调整所需的靶功率。等铝靶工作正常后，打开挡板，镀制铝涂层； （4）镀覆后处理：镀制结束，工件随炉冷却到150℃后，出炉，进行化学氧化处理（在7.5～15g/l阿洛丁1200S溶液中氧化30～60s）。
2、离子镀铝涂层的特点 离子镀铝是为了取代电镀镉涂层而发展起来的。由于电镀镉的一些问题，现在欧美国家已禁止使用电镀镉涂层，这些问题主要有：普通的电镀镉工艺不但造成环境污染，而且要引起高强钢和钛合金氢脆；电镀镉涂层的耐蚀性能低于离子镀铝层；电镀镉涂层的使用温度低于232℃，而离子镀铝层可用于500℃。 离子镀铝有下列优点： （1）离子镀铝层的组织结构可以通过工艺参数控制，从而得到晶粒细小、厚度均匀、结台力优异的涂层； （2）采用离子镀铝工艺不会造成环境污染，也不损害基体的机械性能，甚至能明显提高某些基体材料的疲劳性能； （3）离子镀铝涂层比电镀镉和锌涂层具有更好的保护性能和更高的使用温度； （4）铝涂层除了保护作用之外，还具有其它许多优异的性能，例如优异的导电性和漂亮的外观等。 3、离子镀铝涂层的效果 美国军标列出了三级二类铝涂层厚度和耐蚀性能的Mil-C-83488B标准：
离子镀铝技术 离子镀铝是通过物理气相沉积方法的方法在产品表面镀覆一层厚度均匀、结合力好的纯铝涂层。离子镀铝是一门新技术，它具有工艺温度低、镀层组织致密附着性、绕镀性良好、无公害等优点。目前主要有磁控溅射、多弧和电阻加热蒸发这三类设备。美国等国开展了离子镀铝研究工作较早，已取得较好成果，并应用于生产上。我国在80年代前后开展了离子镀的研究工作，并相继开始了离子镀铝的研究，但由于缺少环保意识，未获得大规模推广。 1、离子镀铝工艺流程 （1）入炉前的工件清洗：金属清洗剂浸泡—金属清洗剂超声波清洗—去离子水冲洗—脱水—烘干。通过清洗，使工件表面达到去油、去污、脱水的状态； （2）装炉后的离子溅射清洗：工件装卡入炉，抽真空、待真空度抽到8x 10-3Pa时，加热烘烤工件，同时通入氩气到2.6～6.67Pa之后，施加800～1000V的负偏压，对工件进行离子清洗，离子轰击15～20min，以保证铝涂层与工件有良好的结合力； （3）离子沉积镀铝：起铝靶、调正氩分压、调整所需的靶功率。等铝靶工作正常后，打开挡板，镀制铝涂层； （4）镀覆后处理：镀制结束，工件随炉冷却到150℃后，出炉，进行化学氧化处理（在7.5～15g/l阿洛丁1200S溶液中氧化30～60s）。
2、离子镀铝涂层的特点 离子镀铝是为了取代电镀镉涂层而发展起来的。由于电镀镉的一些问题，现在欧美国家已禁止使用电镀镉涂层，这些问题主要有：普通的电镀镉工艺不但造成环境污染，而且要引起高强钢和钛合金氢脆；电镀镉涂层的耐蚀性能低于离子镀铝层；电镀镉涂层的使用温度低于232℃，而离子镀铝层可用于500℃。 离子镀铝有下列优点： （1）离子镀铝层的组织结构可以通过工艺参数控制，从而得到晶粒细小、厚度均匀、结台力优异的涂层； （2）采用离子镀铝工艺不会造成环境污染，也不损害基体的机械性能，甚至能明显提高某些基体材料的疲劳性能； （3）离子镀铝涂层比电镀镉和锌涂层具有更好的保护性能和更高的使用温度； （4）铝涂层除了保护作用之外，还具有其它许多优异的性能，例如优异的导电性和漂亮的外观等。 3、离子镀铝涂层的效果 美国军标列出了三级二类铝涂层厚度和耐蚀性能的Mil-C-83488B标准：
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多弧离子镀技术及其应用 作者：姜雪峰， 刘清才， 王海波， JIANG Xue-feng， LIU Qing-cai， WANG Hai-bo 作者单位：重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆,400030 刊名： 重庆大学学报（自然科学版） 英文刊名：JOURNAL OF CHONGQING UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION) 年，卷(期)：2006,29(10) 被引用次数：4次 参考文献(27条) 1.TANAKA Y;GUR T M Properties of(Ti,XAIX) N Coating for Cutting Tools Prepared by the Cathodic Arc Ion Plating Method 1992(04) 2.MATTAX D M Particle Bombardment Effects on Thin Film Deposition:A Review 1989(03) 3.KAMAR N Failure Mechanisms of TiN Thin Film Diffusion Barriers 1988 4.薛钰芝;林纪宁;周立梅氮分压对TiN离子镀层影响的研究 1998(01) 5.许樵府离子镀在航空发动机中的应用[期刊论文]-航空制造技术 2002(07) 6.杨建宏多弧离子镀技术在钟表行业中的应用 1994(02) 7.吴玉广;李荣雪多弧离子镀技术在航天航空制造维修业中的应用实例[期刊论文]-航空工程与维修 1999(02) 8.吴玉广;任德亮;徐前离子镀膜技术在制造业中的应用[期刊论文]-航空制造技术 2003(09) 9.王永康Ti0.5Al0.5N涂层的抗高温氧化行为[期刊论文]-材料工程 2001(01) 10.熊仁章;夏立芳;雷廷权工艺因素对TiAlN多元涂层成分的影响[期刊论文]-兵器材料科学与工程 2000(05) 11.孙伟;宫秀敏;叶卫平基体材料硬度和化学成分对TiN涂层结合力的影响[期刊论文]-金属热处理 2000(08) 12.汪泓宏;田民波离子束表面强化 1992 13.RICHERBY D S;BULL S J Engineering with Surface Coatings:The Role of Coating Microstructure 1989 14.孙伟;宫秀敏;叶卫平多弧离子镀沉积温度对TIN涂层性能的影响[期刊论文]-电加工与模具 2000(05) 15.胡树兵多弧离子镀TiN涂层在冲孔模上的应用 1997(02) 16.宋人娟多弧离子镀TiN低温涂层的研究 1994(06) 17.王福贞表面沉积技术 1989 18.周细应;万润根;陈凯旋TiN涂层的正交设计工艺分析[期刊论文]-热加工工艺 1996(04) 19.曾凤章;徐新乐;吴玉广多弧离子镀膜工艺的技术开发[期刊论文]-北京工业大学学报 1999(01) 20.SANCHETTE F;CZERWIEC T Sputtering of A1-Cr and Al-Ti Composite Targets in Pure Ar and in Reactive ArCr Plasmas[外文期刊] 1997(2/3) 21.WANG Y K;XIA L F;LEI T O A Research on Microstructure and Properties of (Ti,A1)N Coating 1995 22.胡传表面处理技术手册 1997 23.黄子勋电镀理论 1982 24.陈国平薄膜物理与技术 1993 25.宫秀敏;叶卫平;孙伟TiN涂层中的择优取向及其对涂层性能的影响[期刊论文]-机械工程材料 2000(01) 26.周细应;万润根;陈凯旋TiN涂层的工艺分析 1994(03) 27.严岱年表面处理 1996 引证文献(4条)
滚镀挂镀区别分析精选 文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
电镀典型工艺流程 1.抛光。 2.溶剂脱脂。 3.装挂。 4.电解除油。 5.热水清洗。 6.冷水清洗。 7.酸弱腐蚀。 8.冷水清洗。 9.中和（视需要）。 10.冷水清洗。 11.电镀。 12.冷水清洗。 13.热水清洗（视需要）。 14.钝化、填充或其他附加处理（视需要）。 15.卸装及清洗。 16.脱水或干燥。 17.防锈。 18.包装与转运 电镀的工艺类型包括挂镀，滚镀，刷镀，连续镀等… 以下主要介绍了滚镀的概念及其优缺点，其中穿插了在同一情况下与挂镀的相关对比。其中可以了解两种电镀多方面的相关对比及其优缺点。
滚镀的概念和优缺点 目录 一、滚镀的概念? 二、滚镀的特征? 1.滚镀是将分散的小零件集中在滚筒内进行的? 2.滚镀是在小零件不停地翻滚过程中进行的? 3.滚镀的电流是以间接方式进行传输的? 三、滚镀的优点? 1.节省劳动力，提高劳动生产效率? 2.镀件表面质量好? 3.镀层厚度波动性小? 4.占地面积小? 四、滚镀的缺陷? 1.混和周期带来的缺陷? 2.滚镀的结构缺陷? 3.间接导电方式带来的缺陷? 4.电流密度控制方面的缺陷? 一、滚镀及挂镀的概念 通常情况下电镀有两种方式，一种是挂镀，一种是滚镀。 挂镀也叫吊镀，是将零件装在挂具上进行镀层沉积处理的一种电镀方式，一 般用于大尺寸零件(如车圈)的电镀。其特点是大零件小批量，镀层厚度10μm 以上。 而对于因形状、大小等因素影响无法或不宜装挂的小零件(如小螺丝)，则一般采用滚镀。 滚镀严格讲叫滚筒电镀，它是将一定数量的小零件置于专用滚筒内、在滚动 状态下以间接导电方式使零件表面沉积上各种金属或合金镀层、以达到表面防护、装饰或功能性目的的一种电镀方式。 其特点是小零件大批量，镀层厚度10μm以下。 典型的滚镀过程是这样的：将经过镀前处理的小零件装进滚筒内，零件靠自身重力将滚筒内的阴极导电装置紧紧压住，以保证零件受镀时所需要的电流能够顺利传输。然后，滚筒以一定速度按一定方向旋转，零件在滚筒内受到旋转作用后不停地翻滚、跌落。同时，金属离子受到电场作用后在零件表面还原为金属镀层，滚筒外新鲜溶液连续不断地通过滚筒壁板上无数的小孔补充到滚筒内，而滚筒内的溶液及电镀过程中产生的气体也通过这些小孔不断地排出筒外。 挂镀需要将零件一个一个地装或绑在挂具上，费时、费力、费人工，且镀层质量欠佳，如出现“挂具印”，或表面光洁度不够等。另外，一种叫做筐镀的特
多弧离子镀制备TiAlSiN涂层的工艺研究 研究了衬底温度、氮气流量、脉冲负偏压对多弧离子镀制备TiAlSiN涂层性能的影响，设计了L9（33）正交试验。利用扫描电子显微镜、能谱仪、纳米压痕仪和划痕仪对涂层性能进行测试。结果表明脉冲负偏压对涂层的硬度和表面大颗粒数量影响最大，衬底温度对涂层与衬底之间附着力影响最为明显。通过比对正交试验极差值，制定最佳制备工艺，制得的TiAlSiN涂层硬度为39.6GPa，膜基附着力为31.2N。 标签：多弧离子镀；TiAlSiN；硬度；附着力；大颗粒 Abstract：The effects of substrate temperature，nitrogen flow rate and pulse negative bias voltage on the properties of TiAlSiN coatings prepared by multi-arc ion plating were investigated. The properties of the coatings were tested by scanning electron microscope，energy spectrometer，nano-indentation instrument and scratch tester. The results show that the negative pulse bias has the greatest influence on the hardness and the number of large particles on the surface of the coating，and the substrate temperature has the most obvious effect on the adhesion between the coating and the substrate. The hardness of TiAlSiN coating was 39.6GPa and the adhesion of film substrate was 31.2N. Keywords：Multi-arc ion plating；TiAlSiN；hardness；adhesion；large particle 1 概述 涂層刀具不仅保持了基材的韧性和强度，还具有硬质涂层的耐磨性，大大提升了切削刀具的使用寿命。目前单纯的TiN无法满足高速切削对其综合性能的要求，已经逐步被性能更为优良的TiAlN[1]取代。当今时代切削工艺对涂层耐磨性、热稳定性和抗氧化性提出了更高的要求。目前，更多的研究开始采用在传统涂层中掺杂其他元素，以达到提高涂层综合性能的目的。掺杂的元素主要有Cr[2]、Y[3]、V[4]、Si[5]、B[6]等。尤其是掺杂Si元素形成的纳米TiAlSiN涂层，具有硬度高[7]、摩擦系数低[8]、热稳定性好[9]等优点，在涂层刀具行业具有广阔的应用前景。 在众多涂层制备技术当中，采用多弧离子镀技术制备的涂层具有膜基结合力强、沉积速率高、涂层致密等优点。然而该技术中对制备的硬质涂层性能有影响的因素较多，如真空室内布局、本底真空度、反应气体、脉冲负偏压、衬底温度、弧源电流大小等。面对如此众多的影响因素，调控合适的工艺参数对制备高性能的涂层具有重要意义。正交试验法可以全面考察各因素之间的相互关系、量化它们之间的相互影响及内在联系，从而优化实验条件。因此，本研究采用正交试验法，研究了衬底温度、氮气流量、脉冲负偏压对多弧离子镀制备TiAlSiN涂层性能的影响，并根据正交实验结果中三个影响因素对涂层性能影响的极差R值，
多弧离子镀氮化钛（TiN）超硬反应膜 氮化钛的分子量为61.89，密度5.43，熔点2930℃，可用钼舟加热蒸发，用电子束加热蒸发较好，也可以用溅射或离子镀方法制备氮化钛薄膜。氮化钛膜具有高硬度、低摩擦系数、良好的化学惰性、独特的颜色及良好的生物相容性。 氮化钛薄膜具有一些特殊的物理性质，比如它具有极高的物理硬度（2100HV），非常耐磨损的性能，具有和金属一样的导电性，宽范围的固溶度，很好的高温稳定性和化学惰性。氮化钛薄膜的这些有价值的特性已被应用于刀具工业，以增加切削刀具的使用寿命等方面。氮化钛薄膜具有高金属反射率及随化学计量和晶格畸变而变化的颜色特性。氮化钛薄膜具有类似黄金的外观，可使一些物品具有仿金的外观并且大大增加了物品抗划伤的能力，氮化钛薄膜也可作为一种选择性透射热镜材料，这种玻璃基底上的氮化钛薄膜的选择性，已由不透明氮化钛薄膜的光学常数做了计算。 多弧离子镀氮化钛薄膜的组织机构、力学性能受多种工艺参数的影响，包括：沉积温度、基体偏压、靶电流、离子轰击、氮气分压等。具体影响如下： （1）沉积温度多弧离子镀氮化钛薄膜，加热温度在200℃，沉积温度在400～600℃。温度太低，形核不均匀，为疏松、粗大的锥状晶组织，膜硬度、结合力、耐磨性等力学性能较差；温度太高，基体过热软化，为疏松的柱状晶，性能较差。沉积温度在500℃时最好，膜层的硬度和结合力较好。 （2）离子轰击离子轰击可以提高基体的温度，使膜层密度提高，并提高膜层硬度和耐磨性，基体温度低易得到疏松的锥状晶，而温度太高又易得到粗大的柱状晶，只有温度适宜才能得到致密的柱状晶，膜层硬度则由于原子排列更加规则、空隙减小和晶界强化等原因而有所提高。 （3）偏压偏压有直流和脉冲两种，偏压直接决定着镀膜过程中基体的沉积温度，偏压越高基体的沉积温度越高。无偏压时，氮化钛膜为（220）择优，硬度较低（2000HV），结合力较差，摩擦系数较高；若施加直流偏压后，为（111）择优，具有强烈的（111）取向，膜层结合力较好，偏压越高，（111）择优越明显，离子轰击增强，基体温度升高，膜层致密度增大，硬度达2500HV，结合力达45N左右，摩擦系数减小到0.3左右；偏压高时（500V）基体过热软化退伙，且（111）择优较弱，膜层界面应力大，硬度、结合力变差，同时偏压太高时，高能粒子轰击薄膜表面时，产生反溅射，沉积速率较低，并在表面形成微坑，组织性能恶化，而且随直流偏压升高，基体温度快速升高，薄膜晶粒快速长大，形成粗大组织，也使性能降低。 （4）靶电流靶电流的影响：在一定偏压下，靶电流决定基体温度和宏观力学性能，靶电流增大，集体温度升高，晶体由柱状晶生长向致密的等轴晶生长转变，膜层硬度随之增加；靶电流太小，沉积速率过低，且在沉积过程中容易熄弧；电流太大则容易形成大颗粒（液滴），硬度等各项性能下降，一般靶电流在80A以内，50A时硬度、结合力最好。 （5）氮气分压影响膜层的相组织，维弧作用。 （6）时间影响基体温度、膜层厚度、膜层色泽等。 沉积氮化钛薄膜的典型工艺如下： （1）抽真空至6.0 x 10-3Pa时，加热至200℃，充人氩气，真空度降至2～3帕，接通工件偏压电源，对工件进行轰击清洗。 （2）沉积钛底层，真空度调至3.0 x 10-1Pa，偏压调至500V，逐个引燃小弧源产生冷场致弧光放电，在工件负偏压的作用下沉积到工件上形成钛底层，以提高硬质膜层的结合力。钛金属放电时，真空室内的等离子体的光为蔚蓝色。
离子电镀 A．离子电镀的原理 离子电镀是于1964年由美国的Mattox提出的。这是一种，像真空电镀一样将金属在真空中蒸发从而形成薄膜，在这一过程中，通过将蒸发粒子离子化，增加粒子运动的能量，从而使薄膜的特性、密着性、反应性等都提高的手法。因此，也可以说离子电镀是真空电镀与运用了“喷镀法”及电子技术的离子发生技术的结合。 真空中，被离子化的蒸发粒子到达基板上时，根据运动能量的大小会发生各种各样的现象。将这些现象按顺序排列的话如下： 1、运动能量小的粒子，就像下雪一样在基板上堆积，形 成薄膜。
2、运动能量稍大的粒子，到达基板时会在基板上自由的 移动，然后再最安定的位置上安静下来并形成薄膜。 3、运动能量再大一点的话，就像夏季傍晚的雷阵雨，如 同大雨打在地面上会溅起泥水一样，离子冲撞，基板上的原子、分子被溅起来，形成喷镀现象。 4、被离子化的蒸发粒子的运动能量更大一点的话，就会 进入基板内部，形成离子注入现象。 在离子电镀中的蒸发粒子含有：离子，原子团（激起状态粒子），中性粒子。这些含有不同运动能量的粒子的存在，使得上面提到的1~4的现象在离子电镀发生时同时发生并成膜。这是离子电镀能得到优质且拥有良好密着性的薄膜的重要原因。 离子注入效果被认为是只有极少部分发生，它与喷镀现象一起将薄膜与基板融合在一起，即通过产生相互原子（原子组）的浓度斜面从而给予了薄膜良好的密着性。 即使是离子电镀也并不是说，所有的蒸发粒子全部被离子化并到达基板。离子化的比率根据离子化方法不同而不同。运用等离子体的情况下，很难把等离子区中的气体粒子与由蒸发而得来的金属离子分开，要测定正确的数值也很困难。而利用了不活泼气体的等离子体中的气体粒子会在基板表面发生喷镀清理现象，这一现象因为能在成膜前通过无力的形式来提供一个清洁的基板表面而被广泛运用，这样的前
多弧离子镀技术的现状调研 引言 物理气相沉积技术早在20世纪初已有些应用，但在最近30年迅速发展，成为一门极具广阔应用前景的新技术，并向着环保型、清洁型趋势发展。20世纪90年代初至今，在钟表行业，尤其是高档手表金属外观件的表面处理方面得到越来越为广泛的应用。 离子镀技术是在真空蒸镀和真空溅射的基础上于20世纪60年代初发展起来的新型薄膜制备技术，于1963年由D．M．Mattox提出，1971年Chamber等发表了电子束离子镀技术，1972年又出现了反应蒸发镀（ARE）技术，并制作了TIN及TIC超硬膜。同年，MOLEY和SMITH将空心阴极技术应用于镀膜。多弧离子镀属于离子镀的一种改进方法，是离子镀技术中的皎皎者。最早由苏联人开发，80年代初，美国的Multi-Arc公司首先把这种技术实用化，至此离子镀达到工业应用水平。 离子镀种类很多，蒸发远加热方式有电阻加热、电子束加热、等离子电子束加热、高频感应加热等 然而多弧离子镀与一般的离子镀有着很大的区别。多弧离子镀采用的是弧光放电，而并不是传统离子镀的辉光放电进行沉积。简单的说，多弧离子镀的原理就是把阴极靶作为蒸发源，通过靶与阳极壳体之间的弧光放电，使靶材蒸发，从而在空间中形成等离子体，对基体进行沉积。由于多弧离子镀技术具有镀膜速度高，膜层的致密度大，膜的附着力好等特点，使多弧离子镀镀层在工具、模具的超硬镀膜、装饰镀膜等领域的应用越来越广泛，并将占据越来越重要的地位。 离子镀技术是当前使用面最为广泛、最为先进的表面处理技术之一，而多弧离子镀更是其中的佼佼者。据不完全统计，国内外有近一半以上表面处理使用多弧离子镀技术，尤其是那些需要耐磨、耐蚀及特殊要求的场合。随着社会的进步，科学的发展，离子镀技术必将加完善。 目录
电镀银工艺规范编号:0TK.929.041
山东泰开电器有限公司二 五年五月一日
一、及铜合金工件表面镀银 1.金属清洗剂除油：将工件在50～90℃的金属清洗剂溶液中浸泡30分钟以上，油污严重或溶液温度低可适当延长时间，必要时可用抹布蘸取金属清洗剂液擦拭； 2.水洗：在热水槽中洗净工件上残存的清洗液； 3.化学除油：采用碱性化学除油，将工件在70～90°的除油液中浸泡30分钟以上，油污严重者可适当延长，除尽油为原则；（注：工件有厚氧化皮且油污极少时，可先在20%左右的稀硫酸中浸泡30～60分钟以松动氧化皮然后除油水洗） 4.水洗：在水洗槽中洗净工件上残存的除油液，水洗槽中的水要根据洗件的数量经常更换以保持清洁； 5.酸洗：在酸洗槽中浸泡酸洗3～10秒，使用新酸时或洗薄壁铜件时时间要短（酸洗时间1～3秒），以免工件过腐蚀； 6.水洗：工件由酸洗槽出来后应立即在水洗槽中洗净工件上残存的酸液，水洗槽中的水要根据洗件的数量经常更换以保持清洁； 7.二次酸洗：在酸洗槽中浸泡酸洗1～3秒，使用新酸时或洗薄壁铜件时时间要短，以免工件过腐蚀；（注：在当酸洗一次经水洗后工件表面已光洁无污点时，可省略第二次酸洗） 8.水洗：工件由酸洗槽出来后应立即在水洗槽中洗净工件上残存的酸液，水洗槽中的水要根据洗件的数量经常更换以保持清洁； 9.钝化：根据钝化效果在钝化槽中钝化5～25秒，一般新配钝化液钝化时间短，反之略长。钝化前一定要清洗干净，不可把上道工序残存液带入钝化液中。 10.水洗：在水洗槽中洗净工件上残存的钝化液。 11.烫干：在50～70℃的热水槽中浸烫10秒，取出晾干； 12.局部保护：需局部电镀而保护的工件干燥后施与保护，缠胶带或涂可剥漆，若涂可剥漆等干后再进行下道工序；（注：若工件表面全部镀则不进行烫干和局部保护直接进入下道工序—漂洗） 13.漂洗：在漂洗槽中浸泡漂洗3～15秒，除去钝化膜； 14.水洗：在水洗槽中彻底洗净工件上残存的漂洗液酸液，水洗槽中的水要经常更换以保持清洁； 15.浸银：在浸银槽中浸泡浸银1～2分钟，必要时可稍摇动以使工件表面浸银颜色均匀呈银白色，若出现蓝灰色应酸洗掉重新进行处理； 16.水洗：在水洗槽中彻底洗净工件上残存的浸银液，水洗槽中的水要经常更换以保持清洁，严防杂质带入镀槽； 17.予镀：清洗后的工件尽快的挂入予镀槽进行予镀，一定要带电入槽（即挂入的同时要导电）；电流密度：10～35℃时，0.1～0.5A/dm2，温度低时电流密度稍低，予镀时间：5～30秒；
离子镀膜(PVD ) 技术和设备常见问题解答 Q1: 请问什么是PVD？ A1: PVD是英文Physical Vapor Deposition的缩写，中文意思是“物理气相沉积”，是指在真空条件下，用物理的方法使材料沉积在被镀工件上的薄膜制备技术。 Q2: 请问什么是PVD镀膜？什么是PVD镀膜机？ A2: PVD(物理气相沉积)技术主要分为三类，真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。相对于PVD技术的三个分类，相应的真空镀膜设备也就有真空蒸发镀膜机、真空溅射镀膜机和真空离子镀膜机。 近十多年来，真空离子镀技术的发展是最快的，它已经成为了当代最先进的表面处理方法之一。我们通常所说的PVD镀膜，指的就是真空离子镀膜；通常所说的PVD镀膜机，指的也就是真空离子镀膜机。 Q3: 请问PVD镀膜的具体原理是什么？ A3: 离子镀膜（PVD镀膜）技术，其原理是在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质电离，在电场的作用下，使被蒸发物质或其反应产物沉积在工件上。 Q4: 请问PVD镀膜与传统的化学电镀（水电镀）相比有何优点？ A4: PVD镀膜与传统的化学电镀的相同点是，两者都属于表面处理的范畴，都是通过一定的方式使一种材料覆盖在另一种材料的表面。 两者的不同点是：PVD镀膜膜层与工件表面的结合力更大，膜层的硬度更高，耐磨性和耐腐蚀性更好，膜层的性能也更稳定；PVD镀膜可以镀的膜层的种类更为广泛，可以镀出的各种膜层的颜色也更多更漂亮；PVD镀膜不会产生有毒或有污染的物质。 Q5: 请问PVD镀膜能否代替化学电镀？ A5: 在现阶段，PVD镀膜是不能取代化学电镀的，并且除了在不锈钢材料表面可直接进行PVD镀膜外，在很多其他材料（如锌合金、铜、铁等）的工件上进行PVD镀膜前，都需要先对它们进行化学电镀Cr(铬)。PVD镀膜主要应用在一些比较高档的五金制品上，对那些价格较低的五金制品通常也只是进行化学电镀而不做PVD镀膜。 Q6: 请问采用PVD镀膜技术镀出的膜层有什么特点？ A6: 采用PVD镀膜技术镀出的膜层，具有高硬度、高耐磨性（低摩擦系数）、很好的耐腐蚀性和化学稳定性等特点，膜层的寿命更长；同时膜层能够大幅度提高工件的外观装饰性能。 Q7: 请问PVD能在镀在什么基材上？ A7: PVD膜层能直接镀在不锈钢以及硬质合金上，对锌合金、铜、铁等压铸件应先进行化学电镀铬，然后才适合镀PVD。 Q8: 请问PVD镀膜能够镀出的膜层种类有那些？ A8: PVD镀膜技术是一种能够真正获得微米级镀层且无污染的环保型表面处理方法，它能够
多弧离子镀DLC涂层的结构与力学性能文献综述 1.1多弧离子镀概述 1.1.1多弧离子镀概念 多弧离子镀与一般的离子镀相比有很大区别。多弧离子镀采用弧光放电，而不是传统离子镀的辉光放电以进行沉积。简单说，多弧离子镀的原理就是将阴极靶作蒸发源，通过靶与阳极壳体之间的弧光放电，使靶材蒸发，从而在空间中形成等离子体，对基体进行沉积。 离子镀技术是结合了蒸发与溅射技术而发展的一种 PVD 技术。它对产品，特别是刃具之类的工具表面起着装饰和提高寿命的作用。多弧离子镀最早起源于苏联，美国于1980 年由 Multi-arc 公司引进，是上世纪 80 年代兴起的高新表面处理技术，Multi-arc 公司推广并使之实用化，它的发明使薄膜技术进入了一个崭新的阶段。在随后的几十年的时间里，该技术有了突飞猛进的发展。至今欧美国家仍然大力发展多弧离子镀膜技术。[1] 1.1.2多弧离子镀的基本结构 多弧离子镀的基本组成包括真空镀膜室，阴极弧源，基片，负偏压电源，真空系统等。阴极弧源是多弧离子镀的核心，它所产生的金属等离子体自动维持阴极和镀膜室之间的弧光放电。微小狐班在阴极靶面迅速徘徊，狐班的电流密度很大，电压为20V左右。由于微弧能量密度非常大，狐班发射金属蒸汽流的速度可达到10的8次方m/s.阴极靶本身既是蒸发源，又是离化源。外加磁场可以改变阴极狐班在靶面的移动速度，并使狐班均匀，细化，以达到阴极靶面的均匀烧蚀，延长靶的使用寿命。[1] 在靶面前方附近形成的金属等离子体，有电子，正离子，液滴和中性金属蒸汽原子组成，由于金属蒸汽原子仅占很小部分（低于百分之二），因而在基片上沉积的粒子束流中几乎全部由粒子和液滴组成。 为了解释这种高度离化的过程，已建立了一种稳态的蒸发离化模型。该模型认为，由于阴极狐班的能流密度非常大，在阴极的表面上形成微小熔池，这些微小熔池导致阴极靶材的剧烈蒸发。热发射和场至发射共同导致电子发射，而且电子被阴极表面的强电场加速，以极高的速度飞离阴极表面，在大约一个均匀自由程之后，电子与中性原子碰撞，并使之离化，这个区域称之为离化区。在这一区域内，高度的热等离子体被形成了。由于电子比离子轻得多，所以电子飞离离化区的速度要比重离子高得多，这样在离化区就出现正的空间电荷云。
电镀典型工艺流程 1.抛光。 2.溶剂脱脂。 3.装挂。 4.电解除油。 5.热水清洗。 6.冷水清洗。 7.酸弱腐蚀。 8.冷水清洗。 9.中和（视需要）。 10.冷水清洗。 11.电镀。 12.冷水清洗。 13.热水清洗（视需要）。 14.钝化、填充或其他附加处理（视需要）。 15.卸装及清洗。 16.脱水或干燥。 17.防锈。 18.包装与转运 电镀的工艺类型包括挂镀，滚镀，刷镀，连续镀等… 以下主要介绍了滚镀的概念及其优缺点，其中穿插了在同一情况下与挂镀的相关对比。其中可以了解两种电镀多方面的相关对比及其优缺点。
滚镀的概念和优缺点 目录 一、滚镀的概念 二、滚镀的特征 1.滚镀是将分散的小零件集中在滚筒内进行的 2.滚镀是在小零件不停地翻滚过程中进行的 3.滚镀的电流是以间接方式进行传输的 三、滚镀的优点 1.节省劳动力，提高劳动生产效率 2.镀件表面质量好 3.镀层厚度波动性小 4.占地面积小 四、滚镀的缺陷 1.混和周期带来的缺陷 2.滚镀的结构缺陷 3.间接导电方式带来的缺陷 4.电流密度控制方面的缺陷 一、滚镀及挂镀的概念 通常情况下电镀有两种方式，一种是挂镀，一种是滚镀。 挂镀也叫吊镀，是将零件装在挂具上进行镀层沉积处理的一种电镀方式，一般用于大尺 寸零件(如车圈)的电镀。其特点是大零件小批量，镀层厚度10μm以上。 而对于因形状、大小等因素影响无法或不宜装挂的小零件(如小螺丝)，则一般采用滚镀。滚镀严格讲叫滚筒电镀，它是将一定数量的小零件置于专用滚筒内、在滚动状态下以间 接导电方式使零件表面沉积上各种金属或合金镀层、以达到表面防护、装饰或功能性目的的一种电镀方式。其特点是小零件大批量，镀层厚度10μm以下。 典型的滚镀过程是这样的：将经过镀前处理的小零件装进滚筒内，零件靠自身重力将滚筒内的阴极导电装置紧紧压住，以保证零件受镀时所需要的电流能够顺利传输。然后，滚筒以一定速度按一定方向旋转，零件在滚筒内受到旋转作用后不停地翻滚、跌落。同时，金属离子受到电场作用后在零件表面还原为金属镀层，滚筒外新鲜溶液连续不断地通过滚筒壁板上无数的小孔补充到滚筒内，而滚筒内的溶液及电镀过程中产生的气体也通过这些小孔不断地排出筒外。 挂镀需要将零件一个一个地装或绑在挂具上，费时、费力、费人工，且镀层质量欠佳，如出现“挂具印”，或表面光洁度不够等。另外，一种叫做筐镀的特殊挂镀也会经常被采用，它是将小零件放在一个金属丝做成的小筐或底部镶有电极的塑料筐内，然后挂到阴极棒上电镀的一种方式。这种方式在电镀过程中，为使各零件尽可能均匀受镀，需要不时摘下小筐对零件进行翻动，或用一根非金属棒搅动筐内的零件。因此操作类似淘米或炒菜，所以也有人形象地称之为淘镀或炒镀。但即使这样镀层质量同样难以令人满意，主要表现为各零件的镀层厚度及表面质量等波动较大，且劳动力同样受到对零件进行搅动、翻动等繁琐操作的束缚，
电镀工艺一览表 什么是电镀: 就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀时，镀层金属做阳极，被氧化成阳离子进入电镀液;待镀的金属制品做阴极，镀层金属的阳离子在金属表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层(deposit),改变基材表面性质或尺寸.电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。 电镀工艺一览表 1、不烘烤防爆热镀锌 2、彩色镀铬 3、长金属管内孔表面化学镀镍磷工艺 4、超声快速热浸镀 5、瓷砖表面镀覆贵金属的方法 6、大面积一次性精确刷镀技术 7、单槽法镀多层镍工艺 8、低浓度常温镀(微孔)铬添加剂及其应用工艺 9、低碳钢丝快速酸性光亮镀铜工艺 10、低温镀铁加离子轰击扩渗强化技术 11、电镀锡铋合金镀液及其制备方法
12、电解活化助镀剂法热镀铝锌合金工艺 13、电炉锌粉机械镀锌工艺 14、电刷镀法刷镀铅—锡—铜减磨耐磨层的镀液 15、电刷镀阳极 16、镀铬废槽液浓缩熔融除杂回收法 17、镀铬废水废渣提铬除毒法 18、镀铬废水中铬的回收方法 19、镀铝薄膜的常温快速阳极氧化技术 20、镀镍溶液及镀镍方法 21、镀镍溶液杂质专用处理剂 22、镀铜合金及其生产方法 23、镀铜添加剂及其制备方法和在焊丝镀铜中的应用 24、镀锌钢件表面附着有色镀层的方法 25、镀锌光亮剂主剂及用其组成的光亮剂 26、镀锌基合金的钢板的铬酸盐处理方法 27、镀锌件表面化学着黑剂 28、镀锌喷塑双层卷焊管的生产工艺、设备及产品 29、镀锌三价铬白色钝化液 30、镀锌添加剂的合成与应用工艺 31、镀银浴及使用该镀银浴的镀银方法 32、钝化法热浸镀铝及铝合金工艺 33、多层镍铁合金复合涂镀工艺
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 负偏压对多弧离子镀TiN 薄膜结构和沉积速率的影响(1) 采用多弧离子镀设备在抛光后的高速钢表面沉积TiN 薄膜,在其他参数不变的情况下，着重考察偏压对薄膜的沉积速率的影响。实验结果表明, 随着负偏压的增加，沉积速率不断增加，但在负偏压达到一定值后，沉积速率又随偏压增大而减小。 TiN 薄膜由于其具有高硬度、低摩擦系数、良好的化学惰性、独特的颜色以及良好的生物相容性等，在机械工业、塑料、纺织、医学工业及微电子工业等领域得到广泛应用，并成为目前工业研究和应用最为广泛的薄膜材料之一。制备TiN 膜的方法很多, 其中多弧离子镀是当今工业上应用最多的技术之一。该技术源于60 年代,之后得到了飞速发展。多弧离子镀沉积的薄膜具有膜基附着力强、膜层致密度大、可镀材料广泛、绕镀性好、沉积温度低等许多优点。但是镀膜过程中, 影响膜层质量的因素很多。国内外研究表明影响多弧离子镀的主要工艺参数有阴极靶的工作电流、反应气体压强、基体负偏压、氮气分压及基体沉积温度。 本文主要考察负偏压对沉积速率的影响，当基体被施加负偏压时，等离 子体中的离子将受到负偏压电场的作用而加速飞向基体。到达基体表面时，离子轰击基体，并将从电场中获得的能量传递给基体，导致基体温度升高，因此基体负偏压在离子镀中对薄膜的沉积速率、内部的残余应力、膜与基体的结合力以及膜/ 基体系的摩擦性能有显著影响。改变基板负偏压可以调整沉积离子的能量、基片表面的温度，以控制涂层质量。负偏压对多弧离子镀TiN 的结构和性能的影响已有大量的研究报道，但负偏压对薄膜沉积速率的影响，报道较少。本文拟研究负偏压对薄膜沉积速率的影响规律。
电镀基本知识介绍----典型工艺流程 1.抛光。 2.溶剂脱脂。 3.装挂。 4.电解除油。 5.热水清洗。 6.冷水清洗。 7.酸弱腐蚀。 8.冷水清洗。 9.中和（视需要）。 10.冷水清洗。 11.电镀。 12.冷水清洗。 13.热水清洗（视需要）。 14.钝化、填充或其他附加处理（视需要）。 15.卸装及清洗。 16.脱水或干燥。 17.防锈。 18.包装与转运 电镀的工艺类型包括挂镀，滚镀，刷镀，连续镀等… 以下主要介绍了滚镀的概念及其优缺点，其中穿插了在同一情况下与挂镀的相关对比。其中可以了解两种电镀多方面的相关对比及其优缺点。 ----------------------------精品word文档值得下载值得拥有---------------------------------------------- -----------------------------------------------------------------------------
滚镀的概念和优缺点 目录 一、滚镀的概念 二、滚镀的特征 1.滚镀是将分散的小零件集中在滚筒内进行的 2.滚镀是在小零件不停地翻滚过程中进行的 3.滚镀的电流是以间接方式进行传输的 三、滚镀的优点 1.节省劳动力，提高劳动生产效率 2.镀件表面质量好 3.镀层厚度波动性小 4.占地面积小 四、滚镀的缺陷 1.混和周期带来的缺陷 2.滚镀的结构缺陷 3.间接导电方式带来的缺陷 4.电流密度控制方面的缺陷 一、滚镀及挂镀的概念 通常情况下电镀有两种方式，一种是挂镀，一种是滚镀。 挂镀也叫吊镀，是将零件装在挂具上进行镀层沉积处理的一种电镀方式，一般用于大尺----------------------------精品word文档值得下载值得拥有---------------------------------------------- -----------------------------------------------------------------------------
离子镀膜法简述 信材080（10082953）李煊 摘要：本文简述离子镀膜法的作用原理、相关使用的设备、与其余镀膜法相比较而言的特点与应用举例，在特点方面举出了附着性能好、绕镀能力强等优点特性并详细讨论,之后用详细的图表展示了在耐磨、耐热、耐腐蚀、润滑、装饰、电子工业集成电路等方面的应用,并且讨论了该方法现今的发展状况和未来的发展趋势 关键词：离子镀；放电；离子束；加热加工 1 前言 在现代生活中表面技术是非常重要的。通过机械结合、喷涂、化学镀、电镀或蒸镀等方法可以使材料与基体材料结合，然而这些方法存在很多缺陷，就比方说，膜层与基体结合强度低，膜层材料的纯度不高，膜层结构难以控制，膜层厚度不均匀等，导致失效现象广泛存在于材料的实际应用中。尤其是材料的表面处理，它是制约其发展的一大问题。 薄膜技术是表面工程三大技术之一，利用近代技术在零件或（衬底）表面上沉积厚度为100 nm至数微米薄膜的形成技术，称之为薄膜技术。薄膜的应用极为广泛，微电子工业中广泛采用铝合金作为布线膜层材料，金、银、铜、铂、镍等难熔金属作为导电薄膜在防电磁信息泄露材料中应用广泛。尤其是银和铜，将银与聚酯材料结合做成导电涂层通过涂敷的方式与基体结合，它的主要缺点是纯度低、结合强度低。在航空及航宇工业中，各种飞机、导弹、卫星、飞船的零部件经常在复杂而有害的条件下工作。以飞机为例，机翼、机身的蒙皮以及起落架等外表零部件，均受着大气、水份、灰尘以及燃料燃烧生成物中所含的化学活性气体的直接腐蚀。水上飞机的外表部分，特别是机体和浮筒，经常受到海水、湖水或河水的侵蚀；航空发动机的燃烧室、涡轮零件及气缸活塞零件，也经常受到高温和含酸及其他活性物质的燃气气流的氧化。还有诸如航空轴承、微型输电装置、精密齿轮、电位计等一类仪表元件，也经常受到不同程度的摩擦磨损。要使上述各种零部件能够适应耐温、防蚀、耐磨等苛刻要求，单纯从零件的结构或材料上想办法，往往是不够的。怎么办呢？当前使用最广的办法之一就是采用表面镀膜的方法来保护零部件的基体，使其满足上述要求。这正如人们根据不同环境条件穿上不同的衣衫一样，根据需要给零件镀上一层耐热、防腐或耐磨的镀层。 离子镀是在真空条件下，利用气体放电使气体或被蒸发物质部分电离，并在气体离子或被蒸发，物质离子的轰击下，将蒸发物质或其反应物沉积在基片上的方法。其中包括磁控溅射离子镀、反应离子镀、空心阴极放电离子镀（空心阴极蒸镀法）、多弧离子镀（阴极电弧离子镀）等。