多弧离子镀技术及其应用

多弧离⼦镀膜机的⼯作原理和应⽤介绍真空镀膜机⾏业最长见的镀膜技术有电阻蒸发镀膜，多弧离⼦镀膜，磁控溅射镀膜，也是⽇常最常⽤的镀膜技术，三种
镀膜技术，各⾃有各⾃的优势，像电阻蒸发镀膜技术⼀般镀熔点低，易汽化的膜材，多弧离⼦镀膜技术的对⼯件材料就是要求⽐较的严格，⽽磁控溅射镀膜技术⼏乎什么材料都能，应⽤⾮常⼴泛，在这就不详细多讲。

真空⾏业中多弧离⼦镀膜机使⽤的是多弧离⼦技术，那么汇成真空⼩编今天要讲的是多弧离⼦镀膜机的⼯作原理和应⽤介绍有哪些？
多弧离⼦真空镀膜机是⼀种⾼效、⽆害、⽆污染的离⼦镀膜设备，具有沉积速度快、离化率⾼、离⼦能量⼤、设备操作简单、成本低、⽣产量⼤的优点。

离⼦镀膜其实是离⼦溅射镀膜，对于导电靶材，使⽤直流偏压电源；⾮导电靶材，使⽤脉冲偏压电源。

有的多弧离⼦镀膜机，可能还需要直流电弧电源或脉冲电弧电源。

偏压电源其实就是在阴极和样品所在位置的阳极之间形成偏压电场，⼀般是阴极加负⾼压。

阴极表⾯的⾃由电⼦在电场作⽤下定向加速发射，发射电⼦轰击⽓体分⼦，使之电离，并且⽓体被驱出的电⼦被电场加速，继续电离其他⽓体分⼦，连续不断，形成雪崩效应，⽓体被击穿，形成恒定的电离电流。

此时离⼦也被加速，轰击靶材，将靶材中的原⼦驱除出表⾯，并沉积在样品表⾯。

多弧离⼦镀膜机的应⽤，多弧离⼦镀膜机⽤于不同档次五⾦产品，⼀般的建筑五⾦件、锁具，⽤多弧离⼦镀膜设备可胜任，中⾼档次产品如表带、表壳、眼镜框、⼿机壳、⾼尔夫球具、卫浴洁具、饰品等，⼀般采⽤电弧/中频（+直流）磁控溅射复合型镀膜设备，根据装载量选⽤⼤⼩机型。

该设备可镀黄⾦⾊、玫瑰⾦、咖啡⾊、棕⾊、古铜⾊、蓝⾊等装饰膜。

多弧离子镀调研报告 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-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。

目录引言................................................................1 物理气相沉积技术..................................................物理气相沉积技术种类............................................物理气相沉积技术主要厂商........................................PLATIT涂层设备公司.........................................赛利涂层技术有限公司.......................................欧瑞康巴尔查斯有限公司.....................................德国PVT涂层有限公司.......................................瑞士Sulzer .................................................亚特梯尔镀层科技有限公司...................................爱恩邦德技术有限公司.......................................豪泽（Hauzer）技术镀层公司.................................北京丹普表面技术有限公司...................................物理气相沉积技术总结...........................................2多弧离子镀.........................................................多弧离子镀原理及工艺............................................多弧离子镀工艺特点..............................................多弧离子镀膜设备................................................多弧离子镀膜设备构成....................... 错误!未定义书签。

多弧离子镀工艺对硬质合金PCB 铣刀涂层性能的影响*杨小璠1， 林海洋2， 陈艺聪2， 纪荣杰2， 沈志煌1， 李凌祥2（1. 集美大学 海洋装备机械工程学院, 福建 厦门 361021）（2. 厦门慧至拓数字制造技术研究院, 福建 厦门 361100）摘要　在硬质合金PCB(printed circuit board)铣刀表面制备高性能的硬质涂层，可以改善切削过程中刀具快速磨损的问题。

采用多弧离子镀涂层技术在YG06硬质合金试片及PCB 铣刀基体上分别制备AlCrN 单涂层、CrN/AlCrN 复合涂层以及AlCrSiN/AlCrN 纳米复合涂层，利用压痕仪及扫描电镜分析观察3种涂层的力学性能及形貌特征，且在相同条件下对3种PCB 涂层铣刀进行涂层性能对比试验，分析刀具磨损机理。

结果表明：3种工艺方案的涂层均有较好的膜基结合力；AlCrSiN/AlCrN 纳米复合涂层铣刀使用寿命最长，约为CrN/AlCrN 复合涂层铣刀的1.5倍，AlCrN 单涂层铣刀的1.9倍；且其涂层的致密性和表面质量最好，更适用于IT158覆铜板的高速切削加工。

关键词　PCB ；多弧离子镀；AlCrSiN/AlCrN 纳米复合涂层；铣削；刀具寿命中图分类号　TG71; TG135.5　文献标志码　A 文章编号　1006-852X(2023)05-0586-06DOI 码　10.13394/ki.jgszz.2022.0123收稿日期　2022-08-08　修回日期　2023-01-18印制电路板(printed circuit board ，PCB)是由铜箔、合成树脂和玻璃纤维等组成的层状复合材料，随着人工智能的开发以及工业自动化的升级，PCB 行业发展迅速。

由于PCB 板中铜层的强黏附性以及玻璃纤维增强材料的高磨损性，其铣削过程摩擦阻力大，刀具易出现排屑不良、崩刃、快速磨损等失效形式，较低的刀具寿命导致频繁换刀，已成为制约PCB 板高效加工的主要因素之一[1]。

多弧离子镀膜技术有效运用分析摘要：多弧离子镀技术实为一种基于离子镀技术而创新改进出的较新型技术，现阶段，其已在多领域中得到广泛应用。

本文首先简要分析了多弧离子镀的基本原理及主要特点，探讨了多弧离子镀在多领域中的实际应用。

关键词：多弧离子镀；镀膜；运用离子镀技术是一种在上个世纪60年代基于真空溅射与真空蒸镀而发展起来的较新型薄膜制备技术，而对于多弧离子镀而言，其则为基于离子镀而不断发展与更新的改进方法，乃是整个离子镀技术架构当中的重要构成。

到了上个世纪80年代，Multi-Arc公司（美国）首次将此技术应用于实践。

本文就多弧离子镀膜技术的特点、原理及实际应用作一探讨。

1.多弧离子镀的基本原理针对多弧离子镀而言，其主要由引弧电极、磁场线圈及水冷阴极等构成，所谓阴极材料，从根本上来讲，即为镀膜材料，当处于真空环境中，将电源接通，且使引弧电极瞬间接触于阴极，当引弧电极瞬间离开时，因导电面积瞬间变小，电阻随之增大，局部温度在短时间内会快速升高，造成阴极材料出现不同程度融化，最终造成液桥导电，形成金属蒸发；另外，还需要指出的是，基于阴极表面，通常会形成局部性的、区域性的高温区，此时，等离子体会不断产生，引燃电弧，电源维持弧光放电，在此影响下，阴极表面便会产生许多比较明亮的高电流密度，而且还呈现出高速变化状态；在此大背景下，阴极弧斑会有非常小的尺寸，通常处于1～100?m区间内；具有比较高的电流密度，通常达到105～107A/CM2。

各弧斑有着并不长的存在时间，当其以一种爆发性的方式离化并发射电子与离子时，会大量蒸发阴极材料，而在此过程中，于阴极表面周围，金属离子受此影响与驱动，会形成比较典型的空间电荷，另外，还会根据实际情况及环境，构建弧斑生成所需条件，形成全新的弧斑，并持续生成，因而可以较好的保持电弧电流的基本稳定。

针对阴极材料而言，通常情况下，其会以每个弧斑60～90%的离化率，在基片表面蒸发与沉积，最终形成膜层。

多弧离子镀制备TiAlN和DLC涂层的工艺方法及其对线齿轮副摩擦学性能的影响多弧离子镀（Muti-Arc Ion Plating，简称MAIP）是一种先进的表面处理技术，其制备复合涂层的过程具有高效、环保、可控等优点。

MAIP制备的TiAlN和DLC涂层对于线齿轮副的摩擦学性能具有显著影响。

本文将从MAIP工艺方法出发，探讨TiAlN和DLC涂层对线齿轮副摩擦学性能的影响，并回顾5个相关研究的案例。

1. MAIP工艺方法MAIP是一种在真空环境下利用电子束或离子束轰击材料表面，使工件表面原子释放，同时在工件表面注入镀层原子的技术。

MAIP所能制备的复合涂层包括吸氢氮化钛涂层（TiN-H），碳化钨涂层（WC），碳化金属涂层（MeC），二元合金涂层（TiAlN），硬炭化物涂层（TiC-C），含肽涂层（TiSiN）和Diamond-Like Carbon（DLC）涂层等。

其中TiAlN和DLC涂层在线齿轮副的摩擦学性能上的应用最为广泛。

制备TiAlN复合涂层时，MAIP通常使用弧源发生器，利用瞬时高能电弧的发射物质原子轰击目标材料表面，同时通过氮气化学反应在表面形成Ti-Al-N原子排列的复合层。

相比于传统的物理气相沉积和磁控溅射等制备工艺，MAIP制备TiAlN涂层具有较高的沉积速度和良好的附着性，并能够控制涂层厚度和成分，可作为改进型覆盖层的备选项。

制备DLC涂层时，MAIP常常使用离子源发生器，利用工件表面的离子注入苯环等被镀涂原料来形成薄膜，随后在真空箱内制备硬质涂层，将单质石墨或者石墨相邻聚氢化碳等原材料形成离子束来进行物理沉积，最后通过化学反应使得形成的膜形成高碳和非金属元素化合物。

DLC涂层具有优异的低摩擦性、耐磨性和较高的化学惰性，适合用于恶劣工况下的摩擦副件。

2. MAIP制备的TiAlN和DLC涂层对线齿轮副摩擦学性能的影响2.1 TiAlN涂层对线齿轮副的影响（1）摩擦学性能Chunlei Liu等人使用MAIP技术制备不同厚度的TiAlN涂层，并将其用于线齿轮副表面。