1 技术介绍
等离子辅助低温热蒸技术是以荷能离子为特征的近代镀膜新工艺。利用等离子火焰来加热熔化喷涂粉末使之形成涂层。离子炬的工作气体常用惰性气体，再加入5%～10%的还原性气体，气体进入电极腔的弧状区后，被电弧加热解离形成等离子体，其中心温度可达3500℃以上，经孔道高压压缩后呈高速等离子射流喷出。喷涂粉末被送粉器载入等离子焰流，很快呈熔化或半熔化状态，液化状态的粉末被高速喷送到真空反应室内，真空气化后的粉末选择性地沉积在经过粗化的洁净零件表面，各熔滴之间依靠塑性变形而相互连接，表面缔结构与自由基产生填补和高附着性的化学和物理结合，从而获得结合良好的层状致密涂层。 保健酒配方宽束离子源是等离子辅助低温热蒸技术的关键。实际上，通常意义上的离子源包含了等离子束源和离子束源。等离子束源：离子能量是分布式的（数十到数百eV可调），束较宽，散角达几十度。离子束源：离子能量是单能，从100eV-2000eV可调；束较窄，散角仅几度。从源结构，操控，维护和性价比几方面来比较，人们总是希望选择等离子束源。
等离子辅助低温热蒸技术把辉光放电、等离子体技术与真空蒸发镀膜技术结合在一起，不仅可以明显提高镀层的各种性能，而且可大大地扩充镀膜技术的应用范围。 特点：液晶白板
（1）可以获得各项性能的涂层。由于等离子喷涂火焰温度极高、速度极快，几乎可以熔化并喷涂任何材料，形成的涂层具有结合强度较高、孔隙率低且喷涂效率高、使用范围广等优点，故在航空、冶金、机械、机车车辆等方面得到广泛的应用，在热喷涂技术中等离子喷涂占据着最重要的地位。
(2)涂层平整光滑，可精确控制厚度。
(3)涂层孔隙率低，结合度高，涂层孔隙率可控制在1%～10%，结合强度可达60～70MPa。
(4)涂层氧化物和杂质含量少，与电镀、电刷、渗碳、渗氮相比，等离子辅助低温热蒸涂层更厚、更硬、更具防腐效果。
(5)喷蒸镀过程对基体的热影响小，基体组织不会发生变化。工件受热温度可控制。
2 实验原理
古书装订等离子辅助低温热蒸镀膜是将清洁粗化的基体工件置于真空室内，在真空条件下，将等离子矩喷射出的钽粉蒸发，蒸发出来的原子或分子能自由地弥布到容器的器壁上。当把一些加工好的基板材料放在其中时，蒸发出来的原子或分子就会吸附在基板上逐渐形成一层薄膜。蒸发镀膜，要求从蒸发源出来
的蒸汽分子或原子，到达被镀膜基片的距离要小于镀膜室内残余气体分子的平均自由程，这样才能保证蒸发物的蒸汽分子能无碰撞地到达基片表面。保证薄膜纯净和牢固，蒸发物也不至于氧化。 气体分子运动平均自由程公式：
()3
2 3.67102p d p λπ-⨯=≅米
式中：d 为分子直径，T 为环境温度（K ），p 为气体压强（帕）。对于蒸发源到基片的距 离为0.15～0.25 米的镀膜装置，镀膜室的真空度须在10-2~10-5帕之间才能满足。
根据克拉贝龙方程log v B
P A T =-（式中 A 和 B 是与物质有关的常数），物质的蒸气压 P v
是温度T 的函数。对于质量为M 的物质，其蒸发率可用下式表示
()()()41/21/221/2 4.3710/v v G P M kT P M T π---=≅⨯••克厘米秒
蒸汽吹灰器上式中 M 的单位是分子量，蒸气压 P V 单位帕。由上式可知，蒸发物的温度决定蒸发率的大小。蒸
发物在加热蒸发过程中会释放气体，将使镀膜室内压强上升，影响镀膜质量，故镀膜机构抽速要配备适当，使镀膜室内维持所需真空度；相应地要把加热蒸发过程分成两步进行，先用挡板遮住被镀基片，进行预熔蒸发一段时间，然后再适当提高加热温度，移开挡板正式蒸镀。
基片温度对薄膜结构有较大影响，基片温度高，使吸附原子的动能增大，跨越表面势垒的几率增多，容易结晶化，并使薄膜缺陷减少，同时薄膜内应力也会减少，基片温度低，则易形成无定形结构膜。从公式可以看出，材料饱和蒸汽压随温度的上升而迅速增大，所以实验时必须控制好蒸发源温度。真空镀膜时，飞抵基片的气化原子或分子，一部分被反射，一部分被蒸发离开，剩下的要么结合在一起，再捕获其他原子或分子，使得自己增大；或者单个原子或分子在基片上自由扩散，逐渐生长，覆盖整个基片，形成镀膜。注意的是基片的清洁度和完整性将影响到镀膜的形成速率和质量。
3 实验设备
实验装置示意图
主要实验设备分为六大部分：
1.气源及导入系统：该部分实验装置主要用于控制实验所用气体的流量及比例，以及气体和实验原料的进入形式；
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2.等离子发生系统：核心元件为离子炬，该部分装置的主要作用是将高熔点原料熔化或气化，并以较高的速度输送出去；
3.气相沉积系统：该部分是镀层形成的主要装置，内部要保持绝对的清洁度，并设有辅助加热装置，保证工件可以达到实验所需温度；
4.设备冷却系统：该是整个设备的辅助装置，采用分水器，分别对设备的各个部分进行冷却，通过流量阀对进入各部分的水流进行控制，会把热量及时带走，精确控温，避免加热设备因温度太高而烧坏；
烷基醚硫酸盐5.真空发生系统：该装置的主要作用是精确控制整个系统的真空度，保证实验的正常进行，真空数值是实验过程中一个重要的实验参数；
6.过滤及尾气处理系统：该装置的作用是及时带走反应副产物，保证实验环境的清洁，避免工件表面被污染氧化。
4 工艺流程
反应过程是将反应气体连续送入反应区，反应的产物气体连续的从反应区排出，使反应处于非平衡状态，从而有利于提高镀层沉积速度。工艺特点是能连续地供气和排气，物料一般靠外加不参与反应的惰性气体来运输；由于至少有一种反应产物可以连续不断地从反应区排出，这就使反应总是处于非平
衡状态，有利于形成沉积层。此方法的突出优点是物料容易放进和取出，同一装置可以反复多次使用，工艺容易控制，反应速度快，结果易重现。
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