图1-1 阴极强制冷却多弧离子镀结构示意图

在真空室中，多弧离子镀技术利用气体放电或者被蒸发物部分离化，在气体离子或者被蒸发物粒子轰击作用的同时，将蒸发物或反应物沉积到基材上。离子镀技术将等离子体技术、辉光放电现象和真空蒸发技术三者有机结合起来，不但能明显地改进膜层的质量，并且拓展了薄膜的使用范围。膜附力强，绕射性好，膜材广泛是其显著的优点。D。M。首次提出了离子镀的原理，其具体工作过程为：

首先将真空室抽到4×10-3帕以上的真空度，然后再接通高压电源，于蒸发源与基片材料之间形成一个有低压气体放电的低温等离子区。将基片电极和5KV的直流负高压电源相接，由此产生辉光放电阴极。辉光放电区会产生惰性气体离子，这些惰性气体离子之后会进入阴极暗区，在电场的作用下加速轰击基材进行清洗。其后是镀膜过程，由于加热镀料会被气化，产生的原子进入了等离子区，大部分气化离子会与惰性气体离子和电子进行碰撞，其中会有一小部分发生了离化。离化后产生的离子会以高能轰击镀层的表面，致使其膜层质量得到了改善。

然而多弧离子镀与其他离子镀方法之间存在着较大的不同。多弧离子镀使用的并非一般传统离子镀的辉光放电方式进行沉积而是弧光放电方式进行沉积镀膜。换句话来阐述多弧离子镀的原理就是，其蒸发源为阴极靶，通过靶材与阳极壳体之间进行弧光放电，蒸发靶材，然后离化产生等离子体，最后沉积到基体上。

1。3。3 多弧离子镀技术的特点

1、阴极可直接产生等离子体，不再需要使用熔池，阴极靶也可依据工件的形状随意布置，这大大简化了工件的制作程序；

    2、多弧离子镀因其入射粒子能量高，从而制出的膜致密度高，强度和耐久性都很好，附着强度也有相应的提升；

3、离化率高，可达80%以上；论文网

4、从工业应用方面讲，多弧离子镀的突出优点是其蒸镀效率高。

5、缺点：在高功率下，会产生飞点，因此会影响镀膜的质量。

1。3。4 多弧离子镀技术的应用

1、高速钢刀具上的应用

镀层应用和高速钢切削工具，这是多弧离子镀技术运用得最成熟的领域。TiN是高速钢切削工具上使用最为广泛的一种镀层。在高速钢上沉积TiN镀层，其寿命能够提高2～3倍。TiN镀层能大幅降低高速钢表面的摩擦系数，从而大幅提高基体耐磨性。这表明，TiN镀层拥有显著的抗磨损性能。此外在高速钢基体上沉积TiN镀层可以延长工具的服役寿命1～5倍。如今，多弧离子镀技术已被广泛应用在高速钢切削工具领域，如齿轮刀具、钻头等。

2、车辆零部件上的应用

1）镀制硬质耐磨镀层在轴类零件表面。在易磨损如轴类等零件上使用离子镀技术镀制薄膜，可大幅改善所沉积基体表面的显微硬度、表面耐磨性。膜层可降低摩擦系数，减少表面磨损，零件的服役寿命得到延长，还能降低零件工作时的噪声，环境污染也将减少。

2）沉积耐磨耐蚀膜层在发动机零件上。在和燃气接触的发动机零部件如活塞顶部、活塞环、气缸套上沉积一层复合镀膜，可使这些零件在高温下作业，同时也降低了其冷却要求。通过排气能带走大部分热量，这能提高发动机的有效系数和经济性。

3）沉积润滑膜层在运动零部件如发动机曲轴衬套上。使用非平衡纳米等离子体镀膜法(NCUPP)可在运动零部件上镀制出润滑性能优良的的固态润滑膜层。

3、航空业上的应用

1）多弧离子镀技术可用于修复速率陀螺的马达轴承、增厚轴承外圆表面。对轴承外圆的增厚处理，可提高硬度、增强膜基结合、提高表面光洁度、增强其耐磨性。