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多弧离子真空镀膜机的由来
2020-07-26
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我国在真空镀膜行业，目前更多的应用都集中在装饰方面，对能有效地提高关键部件使用寿命机械功能薄膜的制备设备、工艺及应用研究方面还远远落后于国外先进水平。同时，装饰镀方面也逐渐向耐磨和装饰双重功能的方向发展，之前的离子镀膜机已体现出不能满足高档装饰镀要求的问题。本技术的研发成功，将打破国内高性能机械功能耐磨减摩薄膜完全依靠国外技术的被动局面；对提高我国装备制造业的技术水平和真空离子镀的技术发展都是一个非常好的示范作用。另外，将制备的耐磨减摩薄膜应用于其它关键部件中，起到了非常好的节约能源和提高效率的示范作用，可替代部分原来电镀的工艺，对环境保护起到很好的作用。
目前，国际上机械功能硬质薄膜（特别是刀具用膜层）大多采用阴极电弧沉积技术，但阴极电弧沉积存在的主要技术问题是所制备的膜层表面不够光洁，有较多的颗粒，影响应用性能；特别是国内制造的阴极电弧沉积设备颗粒问题尤为严重。在此技术基础上引入磁过滤技术，虽可解决表面沉积的颗粒问题，但沉积效率只有原来的1/10左右，并且沉积面积小，从而使生产周期长，制造成本高，不适合大批量镀膜生产应用。而磁控溅射技术所制备的膜层表面光洁、细腻，沉积速率适中，能均匀地大面积沉积薄膜。但磁控溅射技术也存在离化率低（一般在10％），所制备的膜层在硬度、耐磨性及结合力上不如阴极电弧技术所制备的膜层；在进行化学反应性镀膜（如tin、tio2）时，由于金属粒子的离化率低、反应活性差，必须过量通入反应性气体，造成磁控靶面的毒化（化学反应），引起蒸发速率急剧降低等一系列雪崩式后果，使得磁控溅射反应镀膜存在着不稳定性和不可控性。
因此现在市面上有多功能离子真空镀膜机的出现，通过大量试验及工业化应用，本项目得出以下结论：
（1）所设计的多种镀膜技术复合的多功能离子镀膜机是成功的，所建立的镀膜系统综合性能在国内处于领先地位。
（2）该设备可大面积低成本制备表面光洁致密、平滑细腻，性能优异的类金刚石膜及金属氮（或碳）化物多元多层膜。
（3） 采用特殊的多层梯度中间过渡层及掺杂技术，降低了内应力，提高了膜/基结合力，有利于膜层生长（最厚达6mm）。
（4）所制备dlc膜具有优异的综合性能：硬度>20gpa（最高达37.25gpa），厚度可调（最厚达6mm），膜/基结合力>50n（最高达100n），摩擦系数<0.2，膜层光洁细腻。
（5）所开发出的基体/cr/crn/crtialn/crtialcn/crtic/dlc多元多层耐磨耐热自润滑涂层具有良好的综合性能：硬度高达28.7gpa，厚度1-4mm可调，膜/基结合力大于70n， 摩擦系数小于0.2。
（6）所研制的耐磨减摩膜已成功应用于多种高精密工模具以及精密关键部件上。应用结果表明：膜层的表面强化效果显著，可大幅度提高产品质量及使用寿命。
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