濺射鍍膜是典型的 PVD 方法，在工業(yè)中應(yīng)用廣泛。當(dāng)用高能粒子，通常是由電場(chǎng)加速的正離子沖擊固體表面時(shí)，固體表面的原子、分子與這些高能粒子交換動(dòng)能，從而由固體表面飛濺出來(lái)，這種現(xiàn)象稱為濺射。飛濺出來(lái)的原子及其他離子在隨后過(guò)程中沉積凝聚在工件表面形成薄膜鍍層稱為濺射鍍膜。結(jié)合鈦靶材的應(yīng)用特點(diǎn)，濺射鍍膜可根據(jù)產(chǎn)生濺射離子的方法分為直流濺射鍍膜、射頻濺射鍍膜、磁控濺射鍍膜及離子束濺射鍍膜等。具體的濺射工藝很多，如果按電極的構(gòu)造及其配置方法進(jìn)行分類主要有二極濺射、三極濺射、磁控濺射、對(duì)置濺射、離子束濺射以及吸收濺射等。其中最為常用的是磁控濺射，磁控濺射設(shè)備也相對(duì)成熟。
磁控濺射是二十世紀(jì)七十年代迅速發(fā)展起來(lái)的新型技術(shù)，磁控濺射的特點(diǎn)是在陰極靶面上建立一個(gè)環(huán)狀磁靶，以控制二次電子的運(yùn)動(dòng)，離子轟擊靶面所產(chǎn)生的二次電子在陰極暗區(qū)被電場(chǎng)加速后飛向陽(yáng)極。任何濺射裝置都有附加磁場(chǎng)以延長(zhǎng)電子飛向陽(yáng)極的過(guò)程，目的在于讓電子盡可能多產(chǎn)生幾次碰撞電離，從而增加等離子體密度，提高濺射效率，同時(shí)又可以降低電子到達(dá)陽(yáng)極的速率，降低溫度減少損傷。磁控濺射所采用的環(huán)形磁場(chǎng)對(duì)二次電子的控制更加嚴(yán)密，效果更好。環(huán)形磁場(chǎng)迫使二次電子跳欄式地沿著環(huán)形磁場(chǎng)轉(zhuǎn)圈，而環(huán)形磁場(chǎng)控制的區(qū)域是等離子體密度最高的區(qū)域。在磁控濺射時(shí)，可以看到濺射氣體在這個(gè)區(qū)域發(fā)出強(qiáng)烈的淡藍(lán)色輝光，形成光環(huán)。出于光環(huán)下的靶材被粒子轟擊得罪嚴(yán)重的部位被濺射出一條環(huán)狀溝槽。
磁控濺射技術(shù)目前已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。主要應(yīng)用見表 1-1。
該工藝有著濺射速率高、工作溫度低等優(yōu)點(diǎn)。它不是依靠外加電源來(lái)提高放電電離效率，而是利用濺射所引起的二次電子本身來(lái)實(shí)現(xiàn)高速低溫的目標(biāo)。
它可沉積純金屬、合金或化合物，適用性廣。如以鈦為靶引入氮或碳?xì)浠衔餁怏w可分別沉積 TiN、TiC 硬化層。就濺射過(guò)程而言，為了避免入射離子與靶材發(fā)生反應(yīng)，入射離子主要用惰性氣體離子，廣泛采用價(jià)格低廉的氬氣。濺射鍍膜具有許多優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)大面積沉積，幾乎所有金屬、化合物、介質(zhì)均可作為靶材，在不同材料上得到相應(yīng)的薄膜鍍層，可以大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。磁控濺射工藝的應(yīng)用大致可分為沉積以耐磨、減磨、耐熱、耐腐蝕等表面強(qiáng)化作用的機(jī)械功能薄膜和包括電、磁、聲、光等功能薄膜兩大類。
相關(guān)鏈接
