電弧蒸發(fā)是物理氣相沉積的一種方式,PVD應(yīng)用于硬質(zhì)涂層方面就是從電弧技術(shù)開始的,電弧技術(shù)最早起源于電焊,將被蒸發(fā)的固體金屬(靶材)置于真空腔室內(nèi),產(chǎn)生輝光放電后,在靶材表面運行,靶材在很小的范圍內(nèi)蒸發(fā),大概是幾個微米大小。電弧的運動是由磁場所控制的,蒸發(fā)出的金屬離子形成的等離子體將沉積于工件表面,這些工件是在真空腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)運動,電弧制備的涂層通常被用于工具和零部件的表面涂層,例如,TiN, AlTiN, AlCrN, TiSiN, TiCN, CrCN 和 CrN。蒸發(fā)的金屬被電離同時加速進(jìn)入電場,電弧工藝中實現(xiàn)蒸發(fā)材料的高度電離,沉積涂層具有優(yōu)異的附著力。
電弧技術(shù)的優(yōu)點:
+ 高沉積速率(~1-3 μm/h)
+ 高離化率,形成結(jié)合力好,致密的涂層
+ 靶材冷卻,涂層工件受熱較少,這樣可以在低于100°C以下沉積
+ 可以蒸發(fā)多種成分的金屬,剩余固態(tài)靶材成分不變
+ 陰極可以放置在任何位置(水平、垂直、上部和下部),設(shè)備設(shè)計靈活
電弧技術(shù)的主要缺點:
- 靶材材料受限
- 只能使用金屬(不包含氧化物),導(dǎo)致蒸發(fā)溫度不會低
- 由于很高的電流密度,一些靶材材料以小液滴的形式被蒸發(fā)濺出