现代PVD表面工程技术期末复习内容及答案.pdfVIP

PVD1810.22

1.PVD：真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀。

2.真空泵的分类：气体传输泵、气体捕集器。

3.弧源、磁过滤器、真空靶室和其他附属部分

4.PVD的前处理：清洗、去毛刺、喷砂抛光等。

5.分析膜层组织形貌可以采用：

金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜。

6.涂层的微观结构和形状最终决定了其性质。

7.衍射峰位角2θ是反映衍射方向的问题，主要与辐射波长，晶胞类型，晶胞

大小及形状有关。遵循布拉格方程。

8.涂层结合力的检测方法：划痕、压痕、球痕测试法。

9.常见的应力测试方法：X射线和电子衍射法，试样变形分析法和光干涉法。

10.靶材按成分分为：单质金属、合金、陶瓷靶材。

11.PVD涂层的研究方向：设备、涂层组元、涂层膜结构、涂层纳米化。

12.真空泵主要分为：气体传输泵、气体捕集泵。

13.靶材形状分为：矩形平面靶材，圆形平面靶材和圆柱靶材。

14.传统靶材制造方法包括：铸造，粉末冶金和非金属粉末。

15.零件的主要失效形式：腐蚀、磨损、疲劳、断裂。

16.涂层内应力主要分为热应力和涂层生长应力。

17.涂层厚度的检测方法：断面法、球痕法、无损检测法。

判断题

1.与化学气相沉积相比，物理气相沉积温度高、无污染。（错，温度低）

2.真空度即是气体的稀薄程度。（错，真空度是指处于真空状态下的气体稀薄程

度。）

3.与溅射镀和离子镀相比，蒸镀结合性能最好。（错，最差）

4.对刀具喷砂处理可起到刃口细化作用。（对）

5.氮铝化钛涂层是紫黑色，附着力比氮化钛涂层大，耐热性能优越（对）

6.清洗是PVD涂层前必不可少的一道工序。（对）

7.刀具涂层要求周边厚度一致，因此涂层过程中必须有三个转动惯量。（对，自

转，公转，大工件台转动）

8.在工业领域内，通常用自来水进行漂洗。（错，杂质多）

9.在刀具刃尖涂层沉积最厚，涂层内应力更高。（对）

10.一般情况下，涂层与基体的界限越明显，则涂层结合力越好。（错，越明显

越差）

11.相比于平面靶材，旋转管靶材利用率较大。（对）

12.蒸镀技术是与等离子体气相沉积。（对）

13.大部分刀具刃磨后，韧口存在毛刺。（对）

14.磁控溅射技术阴极电弧技术都是热能蒸发反应。（对，离子镀技术属于热能

蒸发，它们属于等离子体气相沉积）

简答

1.物理气相沉积的优缺点

物理气相沉积涂层具有以下优点:

（1）与化学气相沉积层相比，物理气相沉积涂层的温度低，一般在600℃以下，

对刀具材料的抗弯强度几乎没有影响；

（2）涂层内部为压应力状态，更适合硬质合金精密复杂类刀具的涂层；（3）对

环境不产生污染，符合目前绿色工业的发展方向；

（4）纳米级涂层的出现，使得物理气相沉积涂层刀具质量有了新的突破，这种

涂层不仅结合强度高、硬度高和抗氧化性能好，还可以有效地控制精密刀具刃口

形状及精度。

虽然物理气相沉积涂层具有以上优点，但是还存在一些缺陷:

（1）涂层设备复杂、昂贵、工艺要求高、涂层时间长和刀具的成本增加等；（2）

用此法生产的刀具抗冲击性能、硬度和均匀性比高温化学气相沉积涂层生产的刀

具差，使用寿命也比高温化学气相沉积涂层生产的刀具短；

（3）涂层的刀具几何形状单一，限制其优越性的发挥；

（4）涂层与基体在冷却时由于收缩率不同而产生内应力和微裂纹；

（5）非常小的内孔和狭窄缝隙无法进行涂层。

2.分析比较PVD技术与水电镀技术的优缺点。

水电镀因工艺较简单，从设备到环境的要求均没有PVD苛刻，从而被广泛应用。

但水电镀一般的镀层材质采用六价铬“”，这是非环保材料，会带来严重的环境污

染。而真空电镀使用的镀层材质广泛、容易，符合环保要求。在真空状态下将需

要涂覆在产品表面的膜层材料通过等离子体离子化后沉积在工件表面。所以PVD

膜层结合力更大，硬度高、耐摩擦、耐腐蚀，膜层的性能更加稳定不会产生有毒

或有污染的物质和气体，对环境无不利影响，符合现代绿色制造的发展方向。

3.CVD存在的缺陷。

一是工艺温度高，易造成刀具材料抗弯强度下降，特别是钢基体类工件，容易变

形，一般CVD技术只适合硬质合金类基体工件的涂层；二是涂层内部呈拉应力

状态，易导致刀具使用时产生微裂纹，而PVD涂层内部呈压应力状态，内部的

微裂纹可自动修复；三是CVD工艺排放的有毒废气、废液会造成较大环境污染，

限制了高温CVD技术的发展，而PVD工艺几乎不产生有毒气体或废液