制造工藝過程與方法(1)(已修改)
2025-08-28 01:58 本頁面
【正文】 氣相法 液相法 固相法 J J Manufacturing Process and Technique J 不發(fā)生 化學(xué)反應(yīng) 物理氣相沉積法 PVD 化學(xué)氣相沉積法 CVD 氣相聚合 氣相法 Deposition 發(fā)生氣相 化學(xué)反應(yīng) Physical Vapor Deposition PVD是利用電孤、高頻電場、等離子體等高溫?zé)嵩磳⒃霞訜嶂粮邷兀怪畾饣蛐纬傻入x子體，驟冷，使之凝聚成各種形態(tài)的材料（如：晶須、薄膜、晶粒等）。 其原理一般 基于純粹的物理效應(yīng) 。 PVD的步驟 蒸氣的產(chǎn)生 使氣化材料 從供給源轉(zhuǎn)移到襯底 通過異相成核作用 和膜生長形成一種沉積膜 陰極濺射法 離子鍍法 電子轟擊法 電阻加熱法 二極直流濺射 高頻濺射 磁控濺射 反應(yīng)濺射 PVD法 制備薄 膜材料 圖 34. PVD法的分類 真空沉積法 （ 1）真空沉積法 Evaporation Depostion PVD for Preparing Film Materials ? 機理： 金屬元素和化合物，在真空中蒸發(fā)或升華，在工件表面上 析出并附著 。當多種元素蒸鍍時， 可得一定配比的 合金薄膜 。 ? 采用真空的原因 ：蒸發(fā)出來的分子在向基片運動的過程中，會不斷與真空中殘留氣體分子碰撞，失去定向運動的動能，而不能沉積于基片。即： 真空中殘留氣體分子越多 （真空度越低）沉積于基片上的分子數(shù)越少。 ? 真空中加熱物質(zhì)的方法 : a. 電阻加法：讓電源通過蒸發(fā)源（用高熔點金屬制作）加熱蒸鍍材料，使之蒸發(fā)。 缺點：蒸發(fā)源材料與蒸鍍材料易形成化合物或合金。 b. 電子轟擊法：將電子集中轟擊蒸發(fā)材料的一部分而進行加熱?？梢员苊怆娮杓訜岱ㄋ嬖诘娜秉c。 電阻加熱法 物理氣相沉積 Physical Vapor Deposition (PVD) 電阻式熱蒸發(fā) 電子轟擊法 物理氣相沉積 Physical Vapor Deposition (PVD) 電子束蒸發(fā) 蒸發(fā)材料是單質(zhì)，可以具有相同的成分。 合金、化合物的蒸鍍方法 當薄膜是單質(zhì)時 當薄膜是合金 或化合物時 蒸發(fā)材料，經(jīng)蒸鍍后，未必與薄膜成分相同。 因此，制作預(yù)定組成的合金薄膜時，常利用 閃蒸蒸鍍法 ：使合金粉末的一個一個顆粒在一瞬間完全蒸發(fā)。 雙蒸發(fā)源蒸鍍法 ：把兩種元素分別裝入各自的蒸發(fā)源中，獨立地控制蒸發(fā)，使薄膜的合金成分可控。 （ 2）陰極濺射法（濺鍍） Sputtering Deposition LAD300I 激光真空濺射薄膜沉積系統(tǒng) 清華大學(xué)摩擦學(xué)國家重點實驗室 ? 陰極濺射法是 高能粒子（離子、中性原子）轟擊靶材， 使靶材表面原子或原子團逸出，逸出的原子在工件的表面形成與靶材成分相同的薄膜。 ? 特點 ：膜成分基本上與靶材相同，易獲得復(fù)雜組成的合金。薄膜與基體之間的結(jié)合力大。（原因：濺射逸出的原子能量遠大于蒸發(fā)原子的能量， 與基體的附著力大大優(yōu)于蒸鍍法 ）。 二極直流濺射 Bipolar Sputtering 射頻電濺鍍 RF Sputtering 磁控濺鍍 Magron Sputtering 反應(yīng)濺鍍 Reactive sputtering 磁控濺射靶材表面的磁場及電子運動軌跡 物理氣相沉積－－磁控濺射－－應(yīng)用 工模具 物理氣相沉積－－－磁控濺射 具有隔熱功能的汽車風(fēng)擋玻璃 物理氣相沉積－－－磁控濺射 選擇性吸收膜 太陽能熱利用 物理氣相沉積－－－磁控濺射 大幅度提高刀具壽命 物理氣相沉積－－磁控濺射 －－ 類金剛石薄膜 耐磨件 揚聲器 ?離子鍍法 的基本原理與真空沉積法相同。 是將蒸發(fā)了的金屬原子 在等離子體中離子化 后，在基體材料上析出薄膜。 （ 3）離子鍍法 Ion Plating 等離子體中的離子、電子；以及蒸發(fā)金屬在電場作用下以離子和原子狀態(tài)進入真空室。 T+ T+ N+ N+ e e e e e 引弧電路 真空陰極電弧離子鍍膜原理 真空陰極電弧離子鍍膜 本實驗所用設(shè)備為 MIP8800型多功能離子鍍膜設(shè)備 用途：利用該設(shè)備可制備各種金屬膜、化合物膜、多層膜和復(fù)合膜等 用于多弧離子鍍的電弧靶和控制柜 用于射頻濺射的射頻功率源和匹配箱 離子鍍實例 離子鍍 應(yīng)用 各種裝飾件 離子鍍 應(yīng)用 各種裝飾件 離子鍍 應(yīng)用 各種裝飾件 離子鍍 應(yīng)用 刀具 離子鍍 應(yīng)用 各種刀具 離子鍍 應(yīng)用 我國制造業(yè)規(guī)模已達世界第四位，但制造業(yè)大而不強。使我國早日從制造大國變?yōu)橹圃鞆妵枰獜亩喾矫媾?，其中加工的高速化和精密化是重要的方面，這對所需的工具材料提出了更高要求。 為了滿足這些要求，刀具材料獲得了迅速發(fā)展：（ 1）超硬顆粒硬質(zhì)合金材料提高了其硬度和耐磨性；（ 2）陶瓷和金屬陶瓷刀具材料的發(fā)展明顯改善了其強度和韌性；（ 3）新型涂層材料及制備工藝使涂層的韌性和耐磨性得到顯著提高，其中 納米結(jié)構(gòu)超硬薄膜引人關(guān)注 。 納米級硬質(zhì)復(fù)合多層膜 納米多層（約 200層） 復(fù)合膜的超硬效應(yīng) 單層膜： TiN 21GPa， NbN 14GPa 納米多層膜： TiN/NbN 51GPa 離子鍍 應(yīng)用 納米多層膜的 超硬度和超模量效應(yīng)
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1