功能涂層制備技術(shù)的原理體系與工藝方法研究
NEWS | 2025/03/26
作者：未知
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功能集成工藝是基膜制備全鏈條技術(shù)體系中的核心環(huán)節(jié)，涵蓋涂布、沉積、噴涂及新興技術(shù)等多類方法。其目標(biāo)是通過物理、化學(xué)或復(fù)合手段賦予基膜特定功能（如導(dǎo)電性、耐腐蝕性、光學(xué)性能等）。功能集成工藝的選擇需綜合考慮基材特性、功能需求及成本限制。涂布與沉積技術(shù)成熟度高，適合大規(guī)模生產(chǎn)；新興技術(shù)（如ALD、冷噴涂）則在精密器件與特種領(lǐng)域展現(xiàn)潛力。未來，多技術(shù)復(fù)合應(yīng)用與智能化工藝控制將成為發(fā)展趨勢。我們在上一篇文章中介紹了基膜制備中的成型工藝、拉伸工藝、表面改性（點(diǎn)擊查看）。本文系統(tǒng)解析各類功能集成技術(shù)的原理、工藝特點(diǎn)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用場景，為工藝選擇與優(yōu)化提供參考。一、涂布技術(shù)01干法涂布
物理氣相沉積（PVD）
真空蒸發(fā)鍍膜
原理：在真空環(huán)境中加熱材料至蒸發(fā)，蒸氣冷凝沉積于基材。
工藝特點(diǎn)：-成膜速度快；-設(shè)備簡單；-更適用于低熔點(diǎn)金屬材料。應(yīng)用：光學(xué)反射膜、電子元件電極鍍層。
真空蒸發(fā)鍍膜示意圖
?。▓D片來源：http://www.opticsky.cn/index-htm-m-cms-q-view-id-7960.html）
磁控濺射鍍膜
原理：在電場作用下，由陰極釋放的高能電子轟擊氬亞原子，并形成氬離子，帶正電的氬離子轟擊陰極，濺射的靶材原子在基地表面積聚成膜。工藝特點(diǎn)：-薄膜附著力強(qiáng)；-適用材料廣，包括但不限于金屬、合金；-可多層復(fù)合。應(yīng)用：半導(dǎo)體金屬布線、手機(jī)屏幕ITO導(dǎo)電膜、裝飾鍍層。
磁控濺射鍍膜示意圖
?。▓D片來源：https://www.zhihu.com/question/497680943）
電弧等離子沉積
原理：電弧放電蒸發(fā)靶材后在基材表面沉降，形成致密膜層。工藝特點(diǎn)：-薄膜密度高；-結(jié)合力強(qiáng)；-可沉積超硬涂層。
應(yīng)用：刀具耐磨涂層、航空航天部件防護(hù)。
電弧等離子沉積示意圖
?。▓D片來源：https://www.chem17.com/st166724/product_28172200.html）
電子束蒸發(fā)鍍膜
原理：通過電子束轟擊鍍膜材料加熱并使材料蒸發(fā)，并能達(dá)到很高的溫度來處理高熔點(diǎn)的材料。工藝特點(diǎn)：-可處理高熔點(diǎn)材料，如鎢、碳；-膜層純度高。
應(yīng)用：光學(xué)透鏡增透膜、集成電路絕緣層。
電子束蒸發(fā)鍍膜示意圖
?。▓D片來源：https://dezisemi.com/detail/39）
脈沖激光沉積（PLD）
原理：高能脈沖激光轟擊靶材，產(chǎn)生等離子體羽輝，粒子沉積在基片成膜。工藝特點(diǎn)：-可沉積高熔點(diǎn)、復(fù)雜氧化物材料（如高溫超導(dǎo)體）；-靶材成分精準(zhǔn)轉(zhuǎn)移，適合多元化合物薄膜；-沉積速率低，均勻性依賴激光參數(shù)調(diào)控。
應(yīng)用：高溫超導(dǎo)薄膜、鈣鈦礦太陽能電池、拓?fù)浣^緣體薄膜、超硬薄膜等。
脈沖激光沉積示意圖
（圖片來源：https://www.hanspub.org/journal/paperinformation?paperID=25113）
化學(xué)氣相沉積（CVD）
熱絲化學(xué)氣相沉積（HWCVD）
原理：通過高溫金屬絲（如鎢、鉭）熱解反應(yīng)氣體（如甲烷、硅烷），生成活性基團(tuán)，沉積于基材表面形成薄膜。
工藝特點(diǎn)：-薄膜致密均勻；-熱絲溫度高，氣體分解徹底，沉積速率快；-對基材耐熱性要求高；-熱絲易氧化/蒸發(fā)，需定期更換。
應(yīng)用：金剛石涂層、半導(dǎo)體SiC外延層、硬質(zhì)合金工具涂層。
熱絲化學(xué)氣相沉積示意圖
（圖片來源：https://news.solarbe.com/202111/05/346093.html）
