离子镀的优点及其用途

离子镀是真空热蒸发和溅射两种技术结合而发展起来的一种新工艺。
直流法离子镀：薄膜材料用电阻加热蒸发，并在蒸发源与基板之间加上一个直流电场，基板为负电位（1～5kv）。当真空室抽至10-3～10-4pa后，充入ar和其他惰性气体至1pa（对反应离子镀同时充入反应气体）。则在基板和蒸发源之间建立辉光放电，使惰性气体电离，电离产生的正离子在电场的作用下向基板加速运动。当蒸发材料的分子或原子通过等离子区时也被电离，在电场中获得加速能量。由于碰撞大部分离子会成为中性粒子，但其具有很高的能量，根据所加电压，能量一般在1～100ev。这种高能粒子入射到基板表面，一方面使基板加热，若电压为4kv，电流密度0.5ma/cm2，15分钟后基板温度可以达到300℃左右；另一方面使已沉积的膜层产生溅射。为了保证一定的沉积速率，必须控制入射粒子的能量和蒸发速率，使沉积速率大于溅射速率。
高频法离子镀：在直流法的基板和蒸发源之间装上一个高频线圈。由于高频电场使电子运动路径增加，离化率提高，可以在较高的真空度（10-1～10-2pa）和较低的放电电压下，维持放电而且离化率有所增加。
聚团离子束法：带有小孔的坩埚使蒸发材料加热，由于坩埚内部压力较大，蒸气聚集成团从小孔喷出，在另一离化室发生离化，向基板加速。
离子镀的优点：
（1）膜层附着力强；
高能粒子轰击的三个作用：使基板得到清洁，产生高温；使附着力差的分子或原子产生再溅射而离开基板；促进了膜层材料表面扩散和化学反应，甚至产生注入效应，因而附着力大大增强。
（2）膜层密度高
高能粒子不仅表面迁移率大，而且再溅射克服了沉积时的阴影效应，因而膜层的密度接近大块材料。
（3）膜层均匀性好
在基板前、后面均能沉积薄膜。荷电离子按电力线方向运动，凡电力线所及部位均能沉积薄膜；较高的工作气压使蒸发粒子产生气相散射，后/前表面的膜层厚度百分率随放电气压的增加荷蒸发速率降低而提高。可以镀制复杂形状的零件。
（4）膜层沉积速率快
目前离子镀的主要用途：
制造高硬度的机械刀具和耐磨的固体润滑膜，在金属和塑料制品制造耐久的装饰膜。
也有用于制备高强度光学薄膜。
低压反应离子镀已经可以镀制低损耗的光学薄膜。