D.M.Mattox于1963年提出真空离子镀膜,并开始实验。一九七一年,Chamber等发布了电子束离子镀技术,一九七二年,B报告了反应蒸发镀技术,并制作了TIN和TIC超硬膜。同一年,MOLEY和SMITH将中空阴极技术应用于镀膜。二十世纪八十年代,国内又相继出现了多弧离子镀和电弧放电高真空离子镀,至今已达到工业应用水平。
离子镀膜的原理和类型:
在真空室中,离子镀是利用气体放电或被蒸发物质部分分离,在气体离子或被蒸发物质颗粒轰击的同时,将蒸发物或反应物沉积在基片上。离子体电镀将辉光放电现象、等离子体技术与真空蒸发有机结合,不仅可以明显提高膜的质量,而且可以扩大膜的应用范围。其优点是膜附着力强、绕射性好、膜材广泛等。D.M.首次提出离子电镀原理,工作过程如下:
首先,将真空室抽到4×10(-3)帕以上的真空度,然后打开高压电源,在蒸发源和基片之间建立低压气体放电的低温等离子区。基片电极连接5KVDC负高压,形成辉光放电阴极。辉光放电区产生的惰性气体离子进入阴极暗区,被电场加速,轰击基片表面进行清洗。然后进入涂层过程,加热使涂层气化,原子进入等离子区,与惰性气体离子和电子碰撞,少数产生离化。离子和气体离子以更高的能量轰击涂层表面,从而提高涂层质量。
离子镀层种类繁多,蒸发源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,多弧离子电镀与普通离子电镀有很大不同。多弧离子电镀采用弧放电,而不是传统离子电镀的辉放电。简而言之,多弧离子电镀的原理是将阴极靶作为蒸发源,通过靶与阳极壳之间的弧放电蒸发靶材,在空间中形成等离子体,沉积基体。