PVD指利用物理过程实现物质转移

     PVD指利用物理过程实现物质转移，将原子或分子由源转移到基材表面上的过程。它的作用是可以是某些有特殊性能（强度高、耐磨性、散热性、耐腐性等）的微粒喷涂在性能较低的母体上，使得母体具有更好的性能！ PVD涂层加工基本方法：真空蒸发、溅射 、离子镀（空心阴极离子镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流放电离子镀）。

PVD涂层有四种技术：

      增强型磁控阴极弧：阴极弧技术是在真空条件下，通过低电压和高电流将靶材离化成离子状态，从而完成薄膜材料的沉积。增强型磁控阴极弧利用电磁场的共同作用，将靶材表面的电弧加以有效地控制，使材料的离化率更高，薄膜性能更加优异。

      过滤阴极弧：过滤阴极电弧(FCA )配有高效的电磁过滤系统，可将离子源产生的等离子体中的宏观粒子、离子团过滤干净，经过磁过滤后沉积粒子的离化率为100%，并且可以过滤掉大颗粒， 因此制备的薄膜非常致密和平整光滑，具有抗腐蚀性能好，与机体的结合力很强。

     磁控溅射：在真空环境下，通过电压和磁场的共同作用，以被离化的惰性气体离子对靶材进行轰击，致使靶材以离子、原子或分子的形式被弹出并沉积在基件上形成薄膜。根据使用的电离电源的不同，导体和非导体材料均可作为靶材被溅射。 

     离子束DLC：碳氢气体在离子源中被离化成等离子体，在电磁场的共同作用下，离子源释放出碳离子。离子束能量通过调整加在等离子体上的电压来控制。碳氢离子束被引到基片上，沉积速度与离子电流密度成正比。星弧涂层的离子束源采用高电压，因而离子能量更大，使得薄膜与基片结合力很好；离子电流更大，使得DLC膜的沉积速度更快。离子束技术的主要优点在于可沉积超薄及多层结构，工艺控制精度可达几个埃，并可将工艺过程中的颗料污染所带来的缺陷降至最小。

    刀具PVD涂层加工镀钛技术的应用主要分为装饰镀和工具镀：

①装饰镀的目的主要是为了改善工件的外观装饰性能和色泽，同时使工件更耐磨耐腐蚀延长其使用寿命，这方面主要应用五金行业的各个领域，如门窗五金、锁具、卫浴五金等行业。

②工具镀的目的主要是为了提高工件的表面硬度和耐磨性，降低表面的摩擦系数，提高工件的使用寿命，这方面主要应用在各种切削刀具（如车刀、铣刀、钻头、锯片）等产品中。

    刀具PVD涂层加工技术较之CVD具有显著优点。成为新型刀具涂层的主流技术之一。低温沉积最有效的磁控溅射方法，沉积速率高，工作气压低，镀膜质量高，工艺稳定，便于大规模工业生产，在切削刀具涂层应用中发展迅速。

   切削加工技术发展对刀具涂层硬度，耐磨性，抗氧化性，与基体结合强度等综合机械性能的要求不断提高，超硬、多元和多层等新型涂层得到开发，尤其是基于低温PVD沉积技术的纳米复合涂层正在成为研究热点。而且pvd涂层技术显示出良好的发展前景。

       切削刃具如铣刀、钻头、锯片、丝攻、绞刀等，经PVD涂层后，在切削过程中刀刃部分可以承受高达800℃高温仍然保持良好的硬度，同时刃具表面有了更多的磨损容量和更低的摩擦系数，因此可以降低切削受力，提高产品表面质量及精度。经过纳米被涂层覆后不但可以延长刀具的使用寿命，还可以提高切削参数，甚至实现乾式切削，除去切削液的使用，保护了环境同时又降低了制造成本。 

       经过刀具PVD涂层加工后的刀具通常具有以下优点： 大幅提高刀具寿命；更加耐高温；可乾式切削；提高切削参数；提高生产效率；被加工产品质量提升。 

刀具PVD涂层的方法还有很多，如表面离子注人法、电刷镀法、溶胶凝胶法、烧结涂层法等。各种方法都具有其优越性和局限性。刀具涂层时要考虑的主要问题有：

（1）涂层方法的选择。

（2）涂层材料的选择。

（3）涂层与基体材料的匹配。

(4)涂层厚度的选择。

(5)涂层与基体的相容性和结合力，高温下涂层与基体的相互作用和扩散等。 

(6)涂层条件、工艺参数、涂层前基体预处理等。

刀具PVD涂层加工的制备方法

1、化学气相沉积（CVD）原理和特点

其基本原理是利用金属卤化物的蒸汽、氢气和其他化学成分，在950～1050°C的温度下，进行分解、热合等气、固相反应，或利用化学传输等作用，在加热基体表面生成固态沉积层的一种方法。CVD法需要专门的设备。一套完整的CVD系统，涂反应器外，还包括反应气体输人部分、控制及测量部分、反应激活能源及尾气排放部分等。其工艺条件要求高，对温度、压力和反应物供给要求严格控制，成本较高

2、物理气相沉积（PVD）原理和特点

PVD涂层刀具PVD涂层法起步较晚，但发展很快，其工艺按基本原理可分为反应离子沉积法和反应溅射法等。工件表面通过离子轰击而得到净化，涂层材料则溶化而雾化，并在等离子区电离，沉积于被涂层的材料上。PVD法的沉积温度比CVD法低，约为300～500°C。因而与CVD法相比，PVD法有很多优点。PVD涂层纯度高，致密性好，涂层与基体结合牢固，涂层性能不受基体材质的影响。近年来PVD法受到了格外重视。但PVD涂层法的工艺要求严格，设备费用比CVD法还要高2-3倍，而且涂层周期长，因此涂层成本较高

3、等离子体化学气相沉积（PCVD）法原理和特点

PCVD法是在反应气体外部施加电场，产生异常辉光放电，使进人反应室内的气态变为等离子状态，即化学性能上表现为非常活泼的离子、原子团、激发态原子和分子等。这些化学活性很强的粒子，可在大大低于CVD成膜温度下进行化学反应生成薄膜。与CVD法比较，PCVD法温度低，在500℃即可沉积出性能优良的薄膜。由于薄膜沉积之前对衬底表面的溅射清洗，以及在表面沉积过程中的粒子轰击效应，膜与衬底附着牢固，成膜致密．涂层性能优良

4、盐浴浸镀法原理和特点

盐浴浸镀法是20世纪70年代发展起来的一种刀具涂层方法，其工艺过程是将要处理的工件浸人含碳化物粉末的熔融盐浴中，在800~1250℃保持1~l0h即可在工件表面涂覆上1~10µm的碳化物层。该方法的工艺设备简单，成本低。其主要缺点是涂层容易开裂或剥落，且因涂层温度较高，容易引起工具变形和碳化物的氧化，因而该方法在实际应用中有较大的局限性。