工作原理

多弧离子镀原理：

多弧离子镀是利用电弧放电产生等离子体。在设备中，阴极靶材（如金属靶）作为电弧的阴极，在真空环境下，当引弧针触发阴极靶材时，会产生高电流密度的电弧。电弧使靶材表面局部瞬间蒸发并电离，形成大量的金属离子。这些金属离子在电场的加速下，以很高的能量轰击到基底表面，沉积形成薄膜。由于其离化率高，离子能量大，沉积的薄膜与基底之间有较强的附着力。

磁控溅射原理：

在磁控溅射过程中，在真空腔室内充入氩气等工作气体。通过在靶材（可以是金属、合金或陶瓷靶材）和基底之间施加电压，使氩气电离产生氩离子。靶材背面设有磁场，磁场与电场相互垂直。氩离子在电场作用下加速轰击靶材，电子在磁场作用下以摆线运动束缚在靶材表面，增加了与氩气的碰撞电离概率。被氩离子轰击的靶材原子会溅射出来，这些溅射出来的原子在基底表面沉积，形成薄膜。磁控溅射的特点是溅射过程相对稳定，薄膜均匀性好。

复合原理：

复合式设备可以在同一真空腔内，根据不同的工艺要求，先后或同时使用多弧离子镀和磁控溅射技术。例如，可以先利用多弧离子镀在基底上沉积一层附着力强的底层，然后通过磁控溅射在其上面沉积一层均匀性好、表面质量高的功能层；或者同时使用两种技术，通过调整两种工艺的参数，使两种技术产生的离子和原子在基底表面混合沉积，制备出具有特殊成分和结构的复合薄膜。

多弧离子镀与磁控溅射复合涂层的优势主要有以下几点：

薄膜质量方面

· 致密度高：多弧离子镀的金属离子能量高，能更好地轰击基底表面，使涂层与基底之间的结合更紧密；磁控溅射可以精确控制溅射原子的能量和流量，使薄膜的生长更加有序，二者结合可显著提高涂层的致密度，减少孔隙和缺陷，如在制备 TiN/SiO?复合薄膜时，复合膜比单纯的氮化钛薄膜更加致密。

· 表面光滑：磁控溅射的特点是可以在较低的气压下进行，减少了气体散射对薄膜生长的影响，能够制备出表面粗糙度低、光滑平整的薄膜；多弧离子镀在其基础上进一步优化了薄膜的生长条件，使复合涂层的表面质量更高，这对于光学、电子等对表面平整度要求较高的领域非常重要。

· 成分和结构可精确调控：通过分别控制多弧离子镀和磁控溅射的工艺参数，如靶材、气体种类、功率、时间等，可以方便地调整复合涂层的成分和结构，实现从纳米多层膜、梯度膜到复合功能膜等多种复杂结构的制备，满足不同应用场景对涂层性能的多样化需求。

结合力方面

· 强附着力：多弧离子镀具有高离化率，离子能量大，沉积的薄膜与基底之间有较强的附着力；磁控溅射的等离子体环境也有助于改善薄膜与基底的结合。二者结合后，复合涂层与基底之间的结合力进一步增强，能有效防止涂层在使用过程中出现剥落、起皮等现象，提高涂层的使用寿命和可靠性，例如在刀具涂层中，这种强附着力可使涂层在高速切削过程中不易脱落。

沉积效率方面

· 高沉积速率：多弧离子镀本身具有较高的沉积速率，能够在短时间内形成一定厚度的涂层；磁控溅射虽然沉积速率相对较低，但可以在多弧离子镀的基础上进行精细的薄膜生长和修饰。二者结合既可以利用多弧离子镀快速打底，又可以通过磁控溅射进行高质量的表面沉积和功能层制备，从而在保证薄膜质量的前提下，提高整体的沉积效率，缩短镀膜时间，提高生产效率。

工艺灵活性方面

· 多种材料选择：两种镀膜技术都可以使用多种不同的靶材和气体，通过复合使用，可以实现更广泛的材料组合和涂层设计。既可以制备金属、合金涂层，也可以制备陶瓷、化合物涂层，还可以制备多层不同材料的复合涂层，满足不同领域对涂层材料的特殊要求，如在航空航天领域，可制备出兼具耐高温、耐腐蚀和抗氧化等多种性能的复合涂层。

· 适应不同形状和尺寸的基底：多弧离子镀的绕镀性好，可以在复杂形状的基底表面沉积较为均匀的涂层；磁控溅射则可以通过调整磁场和电场的分布，进一步改善薄膜在基底上的均匀性。因此，复合式镀膜技术对于各种形状和尺寸的基底，如平面、曲面、大型部件、小型精密零件等，都能实现较好的镀膜效果，具有很强的适应性和通用性。

性能提升方面

· 硬度和耐磨性提升：多弧离子镀可以提供高能量的离子轰击，使涂层内部形成更致密的结构和更高的残余压应力，从而提高涂层的硬度；磁控溅射可以在涂层表面形成更加光滑、均匀的微观结构，减少磨损过程中的摩擦系数。二者结合后，复合涂层的硬度和耐磨性都能得到显著提升，在刀具、模具等需要耐磨性能的领域应用广泛，可大大延长刀具和模具的使用寿命。

· 耐腐蚀性增强：磁控溅射可以制备出具有良好耐腐蚀性的陶瓷、化合物等功能层；多弧离子镀形成的底层可以提高涂层与基底的结合力，防止腐蚀介质从涂层与基底的界面处渗入。这种复合结构能够有效阻挡腐蚀介质的侵蚀，提高基底材料的耐腐蚀性，例如在海洋环境、化工设备等容易受到腐蚀的场合，复合涂层可以为金属部件提供良好的防护。

应用范围广泛：在刀具、模具等机械加工领域，可用于制备硬质耐磨涂层，提高刀具和模具的使用寿命和加工精度。在汽车零部件、航空航天零部件表面可制备耐腐蚀、抗氧化涂层，提高零部件的可靠性和耐久性。在光学领域，可用于制备光学薄膜，如增透膜、反射膜等，改善光学元件的性能。在电子领域，可用于制备电子器件的导电、绝缘、防护等功能薄膜。

1. 机械加工行业：

为刀具（如铣刀、钻头、车刀等）和模具（如注塑模具、压铸模具等）表面镀覆硬质耐磨涂层，如 TiN、TiAlN、CrN 等。这些涂层可以显著提高刀具和模具的硬度、耐磨性和切削性能，延长其使用寿命，降低生产成本。

2. 汽车和航空航天工业：

用于汽车发动机零部件（如活塞、曲轴、气门等）和航空航天发动机叶片、起落架等零部件的表面处理。可以制备耐腐蚀、抗氧化、耐高温的涂层，提高零部件在恶劣环境下的工作性能，保障设备的安全性和可靠性。

3. 光学工业：

用于制造光学镜片、镜头、反射镜等光学元件的镀膜。通过制备增透膜、反射膜、滤光膜等光学薄膜，提高光学元件的透光率、反射率、选择性吸收等光学性能，满足不同光学仪器的使用要求。

4. 电子工业：

在半导体器件、集成电路、电子封装等领域，用于制备金属导电层、绝缘层、钝化层等功能薄膜。例如，在芯片制造过程中，可以利用复合式设备制备金属互连线、阻挡层等，提高芯片的性能和可靠性。

1. 薄膜质量优异：

1.1 可以制备出具有高硬度、高耐磨性、良好的耐腐蚀性和抗氧化性的薄膜。例如，通过先多弧离子镀沉积一层高硬度的过渡层，再磁控溅射一层具有良好耐腐蚀性的功能层，使薄膜的综合性能得到极大提升。

1.2 能够有效控制薄膜的厚度、成分和结构，制备出多层膜、复合膜等复杂结构的薄膜。通过调整两种镀膜技术的参数和顺序，可以实现对薄膜微观结构的精细调控，满足不同应用场景对薄膜性能的多样化要求。

2. 沉积效率高：

多弧离子镀的高离化率和高沉积速率与磁控溅射的稳定沉积相结合，提高了整体的镀膜效率。相比于单独使用一种镀膜技术，可以在更短的时间内获得满足要求的高质量薄膜，提高了设备的生产效率。

3.工艺灵活性强：

可以根据不同的基底材料和薄膜要求，灵活选择多弧离子镀、磁控溅射或者两者结合的镀膜方式。例如，对于需要高附着力的基底，可以先采用多弧离子镀；对于对薄膜表面质量要求高的情况，可以后续采用磁控溅射进行表面修饰。同时，还可以通过改变工作气体、靶材等参数，方便地制备出各种金属、合金、化合物薄膜。