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摘 要：多弧离子镀技术实为一种基于离子镀技术而创新改进出的较新型技术，现阶段，其已在多领域中得到广泛应用。本文首先简要分析了多弧离子镀的基本原理及主要特点，探讨了多弧离子镀在多领域中的实际应用。
关键词：多弧离子镀；镀膜；运用
离子镀技术是一种在上个世纪60年代基于真空溅射与真空蒸镀而发展起来的较新型薄膜制备技术，而对于多弧离子镀而言，其则为基于离子镀而不断发展与更新的改进方法，乃是整个离子镀技术架构当中的重要构成。到了上个世纪80年代，Multi-Arc公司（美国）首次将此技术应用于实践。本文就多弧离子镀膜技术的特点、原理及实际应用作一探讨。
1.多弧离子镀的基本原理
针对多弧离子镀而言，其主要由引弧电极、磁场线圈及水冷阴极等构成，所谓阴极材料，从根本上来讲，即为镀膜材料，当处于真空环境中，将电源接通，且使引弧电极瞬间接触于阴极，当引弧电极瞬间离开时，因导电面积瞬间变小，电阻随之增大，局部温度在短时间内会快速升高，造成阴极材料出现不同程度融化，最终造成液桥导电，形成金属蒸发；另外，还需要指出的是，基于阴极表面，通常会形成局部性的、区域性的高温区，此时，等离子体会不断产生，引燃电弧，电源维持弧光放电，在此影响下，阴极表面便会产生许多比较明亮的高电流密度，而且还呈现出高速变化状态；在此大背景下，阴极弧斑会有非常小的尺寸，通常处于1～100?m区间内；具有比较高的电流密度，通常达到105～107A/CM2。各弧斑有着并不长的存在时间，当其以一种爆发性的方式离化并发射电子与离子时，会大量蒸发阴极材料，而在此过程中，于阴极表面周围，金属离子受此影响与驱动，会形成比较典型的空间电荷，另外，还会根据实际情况及环境，构建弧斑生成所需条件，形成全新的弧斑，并持续生成，因而可以较好的保持电弧电流的基本稳定。针对阴极材料而言，通常情况下，其会以每个弧斑60～90%的离化率，在基片表面蒸发与沉积，最终形成膜层。磁场会控制阴极弧斑的速度与运动方向，而适宜的磁场强度会分散与细化弧斑，均匀刻蚀阴极表面。
2.多弧离子镀的基本特点
多弧离子镀主要有如下工艺特点：（1）阴极电弧的蒸发源不会有熔池出现，能在镀膜室中恰当位置随意设置，还可根据实际需要，选用多个电弧蒸发源，最大程度提高沉积速率，从中获得均匀的膜层厚度，除此之外，还能实现基片转动机构的相应简化。（2）较高的金属离化率，通常能够达到80%，所以，有着比较高的镀膜速率，这对膜层性能及膜基附着性的提高，有重要促进作用。（3）一弧多用。电弧不仅是离化源与蒸发源，而且还是离子源与加热源。（4）有着较快的沉积速度，且绕镀性突出。（5）有着比较高的入射粒子能量，在膜的致密度方面也比较高，耐磨性好，强度高，在膜界面与工件上存在原子扩散，因而可以提高膜的附着力。
3.多弧离子镀的有效应用
3.1在高速钢刀具上的应用
针对涂层高速钢刀具而言，TiN为其最为常用的涂层。对于经此涂层的高速钢刀具来讲，其相比于未经此涂层的高速钢刀具，在硬度上得到明显提高（2～3倍），而进行镀TiN之后所得到的高速钢刀具，其在具体的摩擦系数方面，会明显降低，而在耐磨性上，会大幅提高。由此表明，TiN涂层减摩作用突出。除此之外，针对经TiN涂层的高速钢刀具，其在寿命上也会有明显延长，一般为未经此涂层道具的1～5倍。现阶段，在许多高速钢刀具当中，比如钻头、齿轮刀具等，多弧离子镀膜技术均得到比较广泛且有效的应用。
3.2在車辆零部件上的应用
（1）于轴类零件的基础表面，镀制一层质量比较硬的耐磨膜，而离子镀多用于处理容易受到磨损零件的表面，比如轴类等，这能实现所镀表面相应显微硬度的大幅提升，并且还能减少摩擦系数，改善表面耐磨性，降低表面磨损程度，最终达到延长零件使用寿命的目的，除此之外，还能减少环境污染，降低零件处于运动状态下的噪音。（2）将耐磨耐蚀膜镀制在发动机零件上，在直接接触于燃气的发动机零件少，比如汽缸套、活塞环及活塞顶部等，镀制一层隔热效果好、耐气蚀强及耐磨损的复合膜，能够使此些零件在高温下长时间工作，还能时其冷却要求得到大幅降低，所产生的热量经气体而外排，因而可以大幅提升发动机的经济性及有效系数。若不用冷却系统，能使装置的体积、重量大幅减小，对降低噪声有利。（3）将润滑膜层镀制在运动零件上，比如发动机曲轴衬套等。针对离子体镀膜法（NCUPP法）而言，其实为一种典型的薄膜制备方法，其能够镀制出润滑性能优异的固体润滑膜。
3.3在航空业上的应用
（1）针对用作对速率陀螺进行修复的马达轴承，开展轴承外缘表面的增厚处理。而运用真空多弧离子镀膜技术实施此操作，可以获得更好效果，究其原因，主要因为其所沉积的膜层，有着比较均匀的膜厚，而且不存在边界效应，具有比较高的膜层硬度，如果与基体相结合，更为牢固，除此之外，还有着较好的耐磨性与表面光洁度。（2）提升航天用球轴承表面的耐磨性。针对卫星中所配置的测量照相机而言，其镜片托架、支撑框架、镜筒及焦面框架等，均运用的是钛合金材料，针对其表面处理而言，所选用的是多弧离子镀黑色氮钛膜层工艺，因而可以更好的满足产品的实际使用要求。
3.4在冲孔冲模上的应用
针对多弧离子镀来讲，其有着比较高的入射粒子能量，当受到高能量离子的持续攻击，会使膜在致密性方面得到大幅提升，另外，还会有更好的耐久性与强度，尤其是基体界面与膜层的原子扩散，所以，膜除了会有比较好的附着强度外，还会形成一个厚度高、硬度适宜的过渡层；而对于涂层膜而言，其自身硬度便比较高，可达2000HV，因此，过渡层与涂层膜能够共同构成比较稳定且优质的耐磨损耐冲击强化区，实现冲模耐磨性能的提升，另外，冲模的抗冲击疲劳性能也会得到明显提高；针对冲孔冲头来讲，其经过多弧离子镀TiN涂层的处理之后，相比于原冲头，寿命可提高5倍，因而可降低冲模总体的制造支出。
4.结语
综上，通过应用多弧离子镀，可以从中得到传统电镀较难得到的涂层，并且还没有污染，不仅能镀合金，而且还可以活泼铝、钛等金属，还能在铝合金或钛上，镀上其它类型的金属，因此，离子镀工艺有着比较好的可镀性，另外，在镀材与基体方面有着较少限制，因而其在各行业中，有着比较好且宽泛的应用价值，且应用领域日益扩大。
参考文献
[1]邱联昌，李金中，王浩胜，等.多弧离子镀技术及其在切削刀具涂层中的应用[J].中国钨业，2011，26（5）：28-32.
[2]张会霞，冯光光.多弧离子镀在海洋船舶装备材料上的应用[J].淮海工学院学报（自然科学版），2012，21（2）：12-14.
[3]牛宝林.切削刀具多弧离子镀膜的应用研究[J].安徽工程大学学报，2015（1）：56-60.
[4]李学东.PID模糊控制技术在多弧离子镀膜设备中的应用[J].自动化与仪表，2002，17（5）：17-18.
（作者单位：沈阳华科真空科技有限公司）
关键词：多弧离子镀；镀膜；运用
离子镀技术是一种在上个世纪60年代基于真空溅射与真空蒸镀而发展起来的较新型薄膜制备技术，而对于多弧离子镀而言，其则为基于离子镀而不断发展与更新的改进方法，乃是整个离子镀技术架构当中的重要构成。到了上个世纪80年代，Multi-Arc公司（美国）首次将此技术应用于实践。本文就多弧离子镀膜技术的特点、原理及实际应用作一探讨。
1.多弧离子镀的基本原理
针对多弧离子镀而言，其主要由引弧电极、磁场线圈及水冷阴极等构成，所谓阴极材料，从根本上来讲，即为镀膜材料，当处于真空环境中，将电源接通，且使引弧电极瞬间接触于阴极，当引弧电极瞬间离开时，因导电面积瞬间变小，电阻随之增大，局部温度在短时间内会快速升高，造成阴极材料出现不同程度融化，最终造成液桥导电，形成金属蒸发；另外，还需要指出的是，基于阴极表面，通常会形成局部性的、区域性的高温区，此时，等离子体会不断产生，引燃电弧，电源维持弧光放电，在此影响下，阴极表面便会产生许多比较明亮的高电流密度，而且还呈现出高速变化状态；在此大背景下，阴极弧斑会有非常小的尺寸，通常处于1～100?m区间内；具有比较高的电流密度，通常达到105～107A/CM2。各弧斑有着并不长的存在时间，当其以一种爆发性的方式离化并发射电子与离子时，会大量蒸发阴极材料，而在此过程中，于阴极表面周围，金属离子受此影响与驱动，会形成比较典型的空间电荷，另外，还会根据实际情况及环境，构建弧斑生成所需条件，形成全新的弧斑，并持续生成，因而可以较好的保持电弧电流的基本稳定。针对阴极材料而言，通常情况下，其会以每个弧斑60～90%的离化率，在基片表面蒸发与沉积，最终形成膜层。磁场会控制阴极弧斑的速度与运动方向，而适宜的磁场强度会分散与细化弧斑，均匀刻蚀阴极表面。
2.多弧离子镀的基本特点
多弧离子镀主要有如下工艺特点：（1）阴极电弧的蒸发源不会有熔池出现，能在镀膜室中恰当位置随意设置，还可根据实际需要，选用多个电弧蒸发源，最大程度提高沉积速率，从中获得均匀的膜层厚度，除此之外，还能实现基片转动机构的相应简化。（2）较高的金属离化率，通常能够达到80%，所以，有着比较高的镀膜速率，这对膜层性能及膜基附着性的提高，有重要促进作用。（3）一弧多用。电弧不仅是离化源与蒸发源，而且还是离子源与加热源。（4）有着较快的沉积速度，且绕镀性突出。（5）有着比较高的入射粒子能量，在膜的致密度方面也比较高，耐磨性好，强度高，在膜界面与工件上存在原子扩散，因而可以提高膜的附着力。
3.多弧离子镀的有效应用
3.1在高速钢刀具上的应用
针对涂层高速钢刀具而言，TiN为其最为常用的涂层。对于经此涂层的高速钢刀具来讲，其相比于未经此涂层的高速钢刀具，在硬度上得到明显提高（2～3倍），而进行镀TiN之后所得到的高速钢刀具，其在具体的摩擦系数方面，会明显降低，而在耐磨性上，会大幅提高。由此表明，TiN涂层减摩作用突出。除此之外，针对经TiN涂层的高速钢刀具，其在寿命上也会有明显延长，一般为未经此涂层道具的1～5倍。现阶段，在许多高速钢刀具当中，比如钻头、齿轮刀具等，多弧离子镀膜技术均得到比较广泛且有效的应用。
3.2在車辆零部件上的应用
（1）于轴类零件的基础表面，镀制一层质量比较硬的耐磨膜，而离子镀多用于处理容易受到磨损零件的表面，比如轴类等，这能实现所镀表面相应显微硬度的大幅提升，并且还能减少摩擦系数，改善表面耐磨性，降低表面磨损程度，最终达到延长零件使用寿命的目的，除此之外，还能减少环境污染，降低零件处于运动状态下的噪音。（2）将耐磨耐蚀膜镀制在发动机零件上，在直接接触于燃气的发动机零件少，比如汽缸套、活塞环及活塞顶部等，镀制一层隔热效果好、耐气蚀强及耐磨损的复合膜，能够使此些零件在高温下长时间工作，还能时其冷却要求得到大幅降低，所产生的热量经气体而外排，因而可以大幅提升发动机的经济性及有效系数。若不用冷却系统，能使装置的体积、重量大幅减小，对降低噪声有利。（3）将润滑膜层镀制在运动零件上，比如发动机曲轴衬套等。针对离子体镀膜法（NCUPP法）而言，其实为一种典型的薄膜制备方法，其能够镀制出润滑性能优异的固体润滑膜。
3.3在航空业上的应用
（1）针对用作对速率陀螺进行修复的马达轴承，开展轴承外缘表面的增厚处理。而运用真空多弧离子镀膜技术实施此操作，可以获得更好效果，究其原因，主要因为其所沉积的膜层，有着比较均匀的膜厚，而且不存在边界效应，具有比较高的膜层硬度，如果与基体相结合，更为牢固，除此之外，还有着较好的耐磨性与表面光洁度。（2）提升航天用球轴承表面的耐磨性。针对卫星中所配置的测量照相机而言，其镜片托架、支撑框架、镜筒及焦面框架等，均运用的是钛合金材料，针对其表面处理而言，所选用的是多弧离子镀黑色氮钛膜层工艺，因而可以更好的满足产品的实际使用要求。
3.4在冲孔冲模上的应用
针对多弧离子镀来讲，其有着比较高的入射粒子能量，当受到高能量离子的持续攻击，会使膜在致密性方面得到大幅提升，另外，还会有更好的耐久性与强度，尤其是基体界面与膜层的原子扩散，所以，膜除了会有比较好的附着强度外，还会形成一个厚度高、硬度适宜的过渡层；而对于涂层膜而言，其自身硬度便比较高，可达2000HV，因此，过渡层与涂层膜能够共同构成比较稳定且优质的耐磨损耐冲击强化区，实现冲模耐磨性能的提升，另外，冲模的抗冲击疲劳性能也会得到明显提高；针对冲孔冲头来讲，其经过多弧离子镀TiN涂层的处理之后，相比于原冲头，寿命可提高5倍，因而可降低冲模总体的制造支出。
4.结语
综上，通过应用多弧离子镀，可以从中得到传统电镀较难得到的涂层，并且还没有污染，不仅能镀合金，而且还可以活泼铝、钛等金属，还能在铝合金或钛上，镀上其它类型的金属，因此，离子镀工艺有着比较好的可镀性，另外，在镀材与基体方面有着较少限制，因而其在各行业中，有着比较好且宽泛的应用价值，且应用领域日益扩大。
参考文献
[1]邱联昌，李金中，王浩胜，等.多弧离子镀技术及其在切削刀具涂层中的应用[J].中国钨业，2011，26（5）：28-32.
[2]张会霞，冯光光.多弧离子镀在海洋船舶装备材料上的应用[J].淮海工学院学报（自然科学版），2012，21（2）：12-14.
[3]牛宝林.切削刀具多弧离子镀膜的应用研究[J].安徽工程大学学报，2015（1）：56-60.
[4]李学东.PID模糊控制技术在多弧离子镀膜设备中的应用[J].自动化与仪表，2002，17（5）：17-18.
（作者单位：沈阳华科真空科技有限公司）