高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)介绍
高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)是一种先进的物理气相沉积(PVD)技术,通过在靶材上施加高能脉冲电压,产生高密度的等离子体。在高功率脉冲模式下,磁控溅射靶材表面形成高密度等离子体区域,其中的电子与中性原子碰撞,使溅射出的材料原子被有效地离子化,这些离子在电场作用下加速飞向基材并沉积在其表面,形成薄膜。
适用于最广范围的涂层材料和刀具基材,HiPIMS(高功率脉冲磁控溅射)集合了切削刀具所有涂层技术的优点。
HiPIMS优势:1.HIPIMS+溅射技术:灵活性、涂层厚度、光滑度;
2.HIPIMS+电弧技术:附着力、硬度/韧性、沉积速率;
(1)重载切削的完美解决方案,可提供高达12μm的涂层厚度
(2)切削刃涂层均匀:高离化率使得涂层结构极为致密,保证了高硬度和高韧性。使HiPIMS沉积的涂层非常均匀。
(3)微小径刀具的首选:无瑕疵、无尖端效应。由于无液滴,对切削刃无损害及刃口圆化,因此HiPIMS非常适用于微小径刀具。(4)热过载保护:HiPIMS涂层结构致密,隔热性好,有效保护基体免受热过载,热量主要通过切屑排出。
(5)极好的残余应力管理,增大厚度可选性,优于电弧及CVD涂层高拉应力缺陷。
(6)最大的灵活性:HiPIMS作为溅射工艺灵活性大,可通过元素周期表元素组合获得无限种涂层。
(6)HiPIMS工艺涂层表面无液滴且极度光滑,优于电弧涂层等方法。
(7)超高金属离化率使涂层附着力强,含硅涂层硬度高,划痕负荷达120N,ALTiN涂层达130N。
应用领域:
1.工具涂层:广泛应用于切削工具、模具和其他工业设备的硬涂层。如在刀具上沉积HIPPIMS涂层,可以提高刀具的硬度、耐磨性和润滑性,降低切削力和摩擦系数,从而提高加工效率、延长刀具使用寿命,降低加工成本。HIPPIMS技术在真空镀膜领域具有独特的优势和广泛的应用前景,随着技术的不断发展和完善,其性能将不断提升,成本逐渐降低,应用范围也将进一步扩大。
2.电子和光学设备:在半导体制造中,用于沉积各种功能薄膜,如阻挡层、电极材料、介质层等,以提高半导体器件的性能和可靠性;在光学涂层领域,可制备高折射率、低散射的光学薄膜,用于光学镜片、反射镜、滤光片等光学元件,提高其光学性能和稳定性;在太阳能电池领域,HIPPIMS技术可用于沉积透明导电薄膜、减反射薄膜等,提高太阳能电池的光电转换效率。
3.医疗器械:用于医疗器械的表面处理,如人工关节、牙科植入物、手术器械等。通过沉积具有良好生物相容性和耐腐蚀性的薄膜,可以提高医疗器械的抗磨损性能、抗菌性能和生物活性,减少植入物与人体组织之间的摩擦和排斥反应,提高医疗器械的使用寿命和安全性。