当前课程知识点：工程材料 > 第2章金属材料组织和性能的控制 > 2.6表面技术 > 表面技术（3）
3 气相沉积技术
气相沉积技术
是指在真空下用各种方法
获得的气相原子或者分子
在基体材料表面沉积
以获得薄膜的技术
可以用于制造超硬
耐蚀 耐热 抗氧化的薄膜
也可以用于制造磁记录 光敏 热敏
光电转换等功能薄膜
还可以用于制备装饰性镀膜
气相沉积技术可以分为
化学气相沉积和物理气相沉积
我们先学习化学气相沉积
利用气态化合物或化合物的混合物
在加热的基体材料表面
发生气相化学反应
在基材表面形成镀膜的技术
称为化学气相沉积技术
又叫CVD
我们看这是CVD设备的示意图
可以通过气相反应制备氮化硅薄膜
碳化钛薄膜 氮化钛薄膜等等
利用化学气相沉积技术
可以使刃具 模具的表面获得强化
取得明显的效果
我们下面举几个实例来予以说明
实例1
用CVD法在不锈钢表壳表面
获得金黄色的氮化钛镀层
美观而且耐磨
实例2
用CVD技术
在航天轴承滚珠表面
沉积碳化钛或者是
碳化钛/氮化钛镀层
以减少真空运行部件的粘着磨损
实例3
采用CVD技术
在化纤纺机的钽氮合金喷丝头
表面沉积碳化钛镀层
以提高表面硬度和可纺性
以替代贵重的铂金喷丝头
实例4
在钻头 车刀 铣刀等刀具表面
沉积氮化钛 碳化钛镀层
以提高刀具的耐磨性能
我们看这是镀有氮化钛镀层的铣刀
二 物理气相沉积
在沉积环境中以各种物理方法
产生的原子或者分子
沉积在基体上形成薄膜
或涂层的过程称为物理气相沉积
主要有以下几种物理气相沉积技术
第一 真空蒸镀
我们看这个示意图
是在高真空中使金属 合金
或者化合物蒸发
然后凝聚在基体表面上的方法
它可以采用电阻加热 电子束加热
高频感应加热 激光加热
离子蒸镀等等
第二 阴极溅射沉积
我们看这个示意图
用荷能粒子轰击靶材 也就是阴极
使靶材原子以一定能量逸出
在基材表面沉积成膜
它的特点是结合强度高
容易得到高熔点物质的薄膜
可以在较大面积上
得到均一的薄膜
可以控制膜的组成 制造出合金膜
3 离子镀
我们看这个示意图
是在镀膜的同时采用带能离子
轰击基材表面和镀膜层的镀膜技术
离子轰击的目的
在于改善膜层的性能
离子镀技术主要有以下几种种类
有高频放电离子镀
空心阴极放电离子镀
感应加热离子镀
离子镀的特点是
粘着力强 均镀能力好
被镀基体材料和镀层材料
可以广泛的搭配 工艺无污染
4 多弧离子镀
我们看这个示意图
金属靶接弧电压负电压
在靶上进行电弧放电金属被蒸发
电离成等离子状态
在接有偏压电源负电压的基材上
发生沉积
多弧离子镀有以下特点
（1）蒸发源多 膜厚分布均匀
（2）工作温度较低
（3）等离子体密度高
表面被离子轰击洁净 结合力好
物理气相沉积方法
可以获得金属涂层和化合物涂层
获得耐磨 耐蚀
或者具有特殊性能的表面
我们下面举例说明
实例1
黄铜表面涂敷金膜用于装饰
实例2
塑料带表面涂敷
铁钴镍薄膜 制作磁带
实例3
在高速钢 硬质合金刃具表面
沉积氮化钛 碳化钛
或氮化钛/碳化钛
或氮化铬/
氮化钛多层镀层
提高刀具的耐磨性
使刀具的使用寿命提高两到三倍
采用多弧离子镀
在高速钢表面获得氮化钛
氮化钛铝镀层
提高钻头耐磨性能
实例4
用多弧离子镀
在合金铸铁表面得到
氮化铬/氮化钛/氮化铬多层纳米膜
结合力好 耐磨性好
厚度约为3个μm到3.2个μm
显微硬度高达1600-1800个HV
三 等离子体增强化学气相沉积
用直流或射频放电产生等离子体
高能电子激活反应气体分子离解
或电离获得化学上
非常活泼的离子 原子
在工件表面沉积镀膜
我们看这是一个
射频放电的等离子体
增强化学气相沉积
等离子体增强化学气相沉积法
由于等离子体作用
促进气相化学反应 提高反应速度
等离子体增强化学气相沉积
与化学气相沉积的用途基本相同
主要用于制备耐磨 耐蚀涂层
制备装饰涂层
应用实例 采用低压气相生长法
获得金刚石膜
在等离子体条件下
由原料气体的化学反应制备
金刚石膜硬度最高达到10000个HV
透光性 绝缘性 耐腐蚀性均十分优异
我们看看这是镀膜铣齿刀
-0.1中华民族对材料发展的重大贡献
-0.2材料的结合键
-0.3工程材料的分类
-习题--作业
-1.1金属材料的结构与组织
-第1章材料的结构与性能特点--1.1金属材料的结构与组织
-1.2金属材料的性能特点
-第1章材料的结构与性能特点--1.2金属材料的性能特点
-2.1纯金属的结晶
-2.1纯金属的结晶--作业
-2.2合金的结晶1
-2.2合金的结晶1--作业
-2.2合金的结晶2
-2.2合金的结晶2--作业
-2.3金属的塑性加工
-2.3金属的塑性加工--作业
-2.4钢的热处理
--钢的热处理（1）
--钢的热处理（2）
--钢的热处理（3）
--钢的热处理（4）
--钢的热处理（5）
--钢的热处理（6）
--钢的热处理（7）
-第2章金属材料组织和性能的控制--2.4钢的热处理
-2.5钢的合金化
--钢的合金化（1）
--钢的合金化（2）
--钢的合金化（3）
--钢的合金化（4）
-2.5钢的合金化--作业
-2.6表面技术
--表面技术（1）
--表面技术（2）
--表面技术（3）
--表面技术（4）
-2.6表面技术--作业
-3.1碳钢
--碳钢
-3.1碳钢--作业
-3.2合金钢
--合金钢（1）
--合金钢（2）
--合金钢（3）
--合金钢（4）
--合金钢（5）
--合金钢（6）
--合金钢（7）
-第3章金属材料--3.2合金钢
-3.3铸钢与铸铁
--铸钢与铸铁（1）
--铸钢与铸铁（2）
--铸钢与铸铁（3）
-第3章金属材料--3.3铸钢与铸铁
-3.4有色金属及其合金
-第3章金属材料--3.4有色金属及其合金
-4.1工程塑料
--工程塑料（1）
--工程塑料（2）
-4.2合成纤维
--合成纤维
-4.3合成橡胶
--合成橡胶
-习题--作业
-5.1普通陶瓷
--普通陶瓷（1）
--普通陶瓷（2）
-5.2特种陶瓷
--特种陶瓷
-习题--作业
-6.1复合材料的复合原则
-6.2复合材料的性能特点
-6.3非金属基复合材料
--非金属基复合材料
-6.4金属基复合材料
--金属基复合材料
-第6章复合材料--习题
-7.1电功能与磁功能材料
-7.2热功能与光功能材料
-7.3纳米材料
--纳米材料
-第7章功能材料及新材料--习题
-8.1机械零件的失效
-8.2机械零件失效分析
--机械零件失效分析
-8.3机械零件选材原则
--机械零件选材原则
-第8章零件失效分析与选材原则--习题
-9.1齿轮选材
--齿轮选材
-9.2轴类零件选材
--轴类零件选材
-9.3弹簧选材
--弹簧选材
-9.4刃具选材
--刃具选材
-第9章典型工件的选材及工艺路线设计--习题
-10.1汽车用材
--汽车用材
-10.2热能设备用材
--热能设备用材
-10.3航空航天器用材
-第10章工程材料的应用--习题
-全课总结
--全课总结
-期末考试--试卷
