文献标 识码 ： Ａ
多弧 离 子 镀 作 为物 理 气 相 沉 积 技 术 的 一 个 分
连续、 大小和形状多样、 明亮的斑 点． 它们在阴极表
面 迅 速地 做 不规 则 的游 动 。 一些 斑 点 熄 灭时 又 有些
支，是在真空蒸镀和真空溅射的基础上发展起来的 门新型涂 层制 备技 术 ， 也称 为真空 弧光 蒸镀法 ， 它
空弧光放电理论 。图 １ 为多弧离子镀工作原理示意
图［ 点 燃真 空 电弧后 ， ４ １ ， 阴极 靶 材表 面 上 出现 一 些 不
收稿 日期：０ １０ — ６ ２ １－ ８ ２ 作者简介 ： 邱联 昌（９ ２ ） 男， １８ 一 ， 江西赣州人 ， 硕士 ， 助理工程师 ， 现从事硬质合金涂 层刀片的生产工作 ； 李金 中（９ １ ） 男， １７ 一 ， 湖南株洲人 ， 高级工程师， 长期从事硬质合 金的生产 与管理工作 。
２ 多弧离子镀 的技术特 点
多弧 离 子镀过 程 的突 出特 点在 于它 能产 生 由高 度 离 化 的被蒸 发材 料组 成 的等 离子 体 ，其 中离 子具 有很 高 的动 能 。蒸发 、 离化 、 加速 都 集 中在 阴极斑 点
１６ ９３年 Ｍａｏ 提 出并首 次使用 了离子镀技 术 ｔｘ ｔ ； １７ ９２年 Ｂ ｎｈｈ等 开 发 出活 性 反应 蒸 镀 （ Ｒ ） ｕ ｓａ Ａ Ｅ 技 术【 １７ 年 Ｍｕａａ ａ等发明了射频激励法 离子镀网 ２ ９３ ］ ； ｌｙｍ ；
２ 世纪 ８ 年代，离子镀 已成为世界范围内的一项 ０ Ｏ 高 新技 术产业 ，主要产 品有 高速 钢和 硬质 合金 工具
第２ ６卷第 ５期 ２１ ０ １年 １ ０月
Ｖ０．６， ． １ ２ Ｎ０５ Ｏｃ．Ｏ １ ｔ２ １
文章编 号 ：０９０２（ １） — ０８ ０ １０—６２ ０ ０ ０２—５ ２ １５
多弧离子镀 技术及其在切削 刀具涂层 中的应用
邱联 昌， 李金 中， 王浩胜 ， 智华 唐
（ 赣州章源钨业新材料有 限公司 ， 江西 赣州 ３ １０ ） ４ ０ ０
子 电流 ， 两种 机制 同时存在 ， 且相互 制 约 。在 工 作原 理主 要基 于冷 阴极真
电过程中， 阴极材料大量蒸发 ， 这些蒸发原子产生的
正离子在阴极表面附近很短的距离内产生极强的电
场， 在这样强的电场作用下， 电子足以能直接从金属 的费米能级逸 出到真空， 产生所谓的“ 场电子发射” 。
摘 要 ： 主要介绍了多弧离子镀技术的工作原理、 特点和研究进展， 分析了多弧离子镀的主要工艺参数与涂层性能之间
的关系 ， 最后说明了多弧离子镀技术在切削刀具涂层中的应用。
关键 词 ： 多弧离子镀； 切削刀具； 涂层； 应用
中图分 类号 ：Ｆ２．５Ｔ８１ Ｔ １４ ＋；Ｆ４． ８ １
离子镀设备， 有些 已达到工业生产水平。 以下主要介 绍多弧离子镀技术的工作原理、 特 点、 工艺参 数和 研 究进 展 ， 以及多 弧离子 镀技 术在 切
削 刀具涂 层 中的应 用 。
图 １ 多弧离子镀工作原理示意图闱 图 ２为真空弧 光放 电示意图【 真 空弧光放 电 句 ， 理论 认 为 电量 的迁移 主 要借助 于场 电子 发射 和正 离
第５ 期
邱联 昌， ： 等 多弧 离子镀技术及其在切削刀具涂层中的应 用
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铝层 都是在 低于 ６０ｏ的温度下通过单一渠道生成 。 ０ Ｃ 豪 泽 公司在 电弧蒸发 与磁 控溅 射技 术 的基础 上 研 制 出第二 代 Ｈ ＰＭＳ技术 （ ＩＩ ， ＩＩ ＋ Ｈ ＰＭＳ 高功 率 脉冲磁 控溅 射 ） 该 技术 具 有 较 高 的沉 积速 率 ， 与 电弧蒸 ， 可
一
斑 点在其他部位形成 ， 维持电弧的燃烧。 阴极斑 点的 电流密度达 １４１５ ／ ２ ０～０ Ａｃ 。 ｍ 并且 以 １ ０ ／ 的速度 ０ ｓ ０ ｍ
发射 金属 蒸气 ， 中每 发射 １ 电子就 可发 射 １个 其 ０个 金 属 原子 。 后这 些 原 子 再被 电离 成 能 量 很高 的正 然
把真空电弧放电用于 电弧蒸发源。由于多弧离子镀
技 术 具有 沉 积速 率 高 、 层 附着 力 好 、 层致 密 、 涂 涂 操 作方 便等特 点 ， 因此 在材 料表 面 改性领 域得 到 了广
泛应用。
离子 （ Ｔ９ 正离子在真空室内运行时与其他离子结 如 ｉ，
合（ 如与 Ｎ 成 ＴＮ ， 形 ｉ） 沉积在工件表面形成涂层圈 。
上 的 ＴＮ、 ｉ １ ｉ ＴＡ Ｎ耐磨 层和 ＴＮ仿金 装饰 涂 层 。 １８ ｉ ９２
年 美 国 Ｍｕｔ ａｃ公 司 首 先 推 出 多弧 离 子 镀 商 品化 ｌ—ｒ ｉ 设 备 ，９ ６年 我 国开 始 了 多弧 离 子 镀 设 备 的生 产 。 １８ ２ ０世纪 ９ Ｏ年代 ， 子镀 技术 取 得 了长足 的进 步 ， 离 与 ８ Ｏ年 代 相 比， 离子 镀 设 备 和 工 艺都 有 了重 大 的 改 进 。近 年来 ， 内外 根据 不 同使用 要求 ， 国 制造 了各 种
发相媲美。由于第二代 Ｈ ＰＭ ＋ ＩＩ Ｓ技术采用的脉冲频 率达 ３０ｍｓ阴极 峰值 功 率为几 百千 瓦 ， ． 、 因此该 技术
能够 获得 致密 而 无缺 陷 的涂层 ，与相 应 的 电弧 蒸发 涂层 相 比， ＰＭＳ涂层 表面 更光 滑 、 度更 高 、 ＨＩＩ ＋ 硬 与基 体 的粘 附性 更好 。Ｈ ＰＭＳ能更好 地利 用靶 材 ， ＩＩ ＋ 并在 保 持 高硬 度 的 同 时拥 有 可调 谐 的应 力 。此 外 ， 图 ２ 真空 弧 光放 电示 意 图［ ６ １ Ｈ ＰＭＳ可 在低 温下 制备 一些 涂层 。 用 Ｈ ＰＭＳ技 ＩＩ ＋ 使 ＩＩ ＋ 术 可 制 备 许 多 物 理 气 相 沉 积 涂 层 ，如 ＴＮ ＴＡＮ、 ｉ、 ｉ１