1 多弧离子镀技术的发展

多弧离子镀技术由D。M。Mattox在1963年提出，并且开始实验。1971年Chamber发表了电子束离子镀技术。1972年有人提出反应蒸发镀技术，并且用此技术制备了TiN和TiC镀层。同年Moley和Smith把空心阴极技术运用到镀膜工艺中。上世纪80年代多弧离子镀和电弧放电高真空离子镀技术也出现了，并且达到了工业应用的水平。86498

多弧离子镀技术是离子镀技术的改良版，它是一种将弧光放电当作金属蒸发源的表面镀膜技术。因为多弧离子镀技术的镀膜速度快、致密度高、膜基结合力好，所以该镀膜技术被广泛应用到膜具、工具、硬质薄膜和装饰涂层等领域[1]，并且在未来将占据越来越重要的地位。

多弧离子镀采用弧光放电的方法，在固态金属靶材上直接进行金属蒸发，最后沉积在基材表面形成薄膜[2]。

2 多弧离子镀技术的原理

是多弧离子镀的蒸发源结构[3]，其包括水冷阴极、磁场线圈和引弧电极等部分。阴极材料即为镀膜材料。

 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：论文网

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 多弧离子镀技术的特点

（1）等离子体直接由阴极产生，而且不需要熔池。按照工件形状，阴极靶材的方向可以任意设置，夹具也极大的简化了；

（2）入射粒子能量高、镀层密度高、强度和耐久性好、结合强度好；

（3）高离化率，可达80%或者更高；

（4）从应用的方面来看，其突出的优点就是蒸发速率快；

（5）缺点：高功率下，会形成飞点，从而影响镀层的质量[2]。

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，其寿命要提高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。