物理气相沉积（Physical Vapor Deposition,PVD）是利用某种真空物理过程，VD4真空断路器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且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。

 

2.1、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，飞向阳极基体表面沉积成膜。阴极电弧是一种典型的高电流（可高达数百安培）电弧，电弧以等离子体的形式来传输阴极材料，而且离子电流约占弧电流的10%左右。正因为如此，阴极电弧技术具有极高的沉积速率。被离化的靶材粒子以60至100eV平均能量溅射出来形成高度激发的离子束，在含有惰性气体或反应气体的真空环境下沉积在基体表面，具有高能量的离子束对于提高膜基结合力和打乱膜的柱状晶结构是非常有利的，从而也可大幅度改善膜的组织结构和力学性能。然而，由于阴极电弧蒸发的过程非常激烈，与溅射过程较为平和的磁控溅射相比，阴极电弧蒸发过程中会产生较多的有害颗粒，这限制了阴极电弧技术在需要优质表面场合的应用。

 

　　目前，各薄膜设备制造商通过对成膜原理和工艺的研究采用各种不同的措施来减少“液滴”的产生：采用独特的弧源来满足工业生产的需要并取得了一定的成效，如Aksenov 及其合作者设计的90°弯管式磁过滤器；通过控制反应气体的压力变化和利用脉冲放电限制阴极斑点的寿命等措施，可以容易制备目前广泛应用的TiN、CrN、TiCN、CrTiAlN 和DLC等硬质膜。瑞士Balzers 公司是世界上规模***大的刀具薄膜制备公司，以其热弧技术闻名于世，其在利用原有热弧技术的基础上将磁控溅射和电弧技术结合在一起，开发的BAI1200、RCS 等PVD设备采用阴极电弧技术为主,也可附加磁控溅射源沉积WC/ C 膜。

        BAI1200、RCS 采用了圆形平面阴极源技术和辐射加热技术,可进行快速镀膜生产。Balzers 在08 年开发的BALINIT ARCTIC 工艺，在200℃的沉积温度下可以制备目前三种人们熟知的高性能氮涂层TiN、CrN 和TiAlN。利用该工艺制备的TiAlN 可增强加工工具切削刃的稳定性，其卓越的耐热性和耐化学性改进了高应力元件的性能，并使干切削加工成为可能，涂层的高硬度使其具有优异的耐磨损性和耐腐蚀性。下图为利用上述工艺与传统TiAlN 工艺镀制的φ6.8 mm 钻头在连续加工材料为45# 钢工件时的磨损寿命试验曲线。





了解更多详情关注ABB真空断路器

2021-04-02本文摘自网络