一、直流二极型离子镀装置
1.1 结构与工作原理
以电阻加热式蒸发源为核心，利用基体与蒸发源两极间的辉光放电产生离子：
Ø先将真空室抽至 10^{-4}\text{Pa} ，充入工作气体（Ar）使气压达到 0.5\sim5\text{Pa} ；
Ø基体施加 1\sim5\text{kV} 负偏压，蒸发源与真空室接地，放电功率控制在 1.5\sim5\text{kW} ；
Ø辉光放电在基体与蒸发源间形成低温等离子体区，蒸发的金属原子在向基体运动时，与高能电子碰撞电离，最终在基体表面沉积成膜。
若膜材熔点高于 1400^\circ\text{C} ，需更换为电子束蒸发源，并通过压差将电子枪室与离子镀室分离，配备两套真空系统以保证电子枪的高真空工作条件。
1.2 原理细节
核心是 “辉光放电电离 + 负偏压加速”：真空室中的 Ar 气在电场作用下电离为 Ar⁺，Ar⁺轰击蒸发源表面使金属原子蒸发，同时部分金属原子被高能电子碰撞电离为金属离子；基片的负偏压形成强电场（ 10^5\text{V/cm} ），将金属离子加速至 10~1000eV 后轰击基片，既清洁基片表面，又实现原子级沉积。
1.3 技术特点与适配场景
Ø优势：基体负偏压高，离子能量高，膜层附着力较好；成本低、操作简单；
Ø局限：放电空间电荷密度低（阴极电流密度仅 0.25\sim0.4\text{mA/cm}^2 ），电离率极低（通常千分之几，最高不超过 2%）；
Ø应用场景：
v日常装饰镀膜：如五金配件（门把手、拉链头）的镀铬层，实现低成本、高光泽度装饰效果；
v基础功能镀层：普通刀具的防锈镀锌层，利用高附着力特性减少镀层脱落。
二、射频放电型离子镀装置
2.1 结构与工作原理
采用 ** 射频电源（13.56MHz）** 激发辉光放电，核心流程为：
Ø真空室气压控制在 10^{-2}\sim10^0\text{Pa} ，利用射频线圈在真空室内形成高频电场，使工作气体与膜材原子电离；
Ø基体施加负偏压加速离子，通过调节射频功率、压强、沉积时间等参数，实现膜层性能调控。
2.2 原理细节
射频电场使电子做高频振荡，碰撞气体 / 膜材原子的概率远高于直流放电，因此电离率提升至 5%~15%；同时，射频电场可穿透绝缘介质，能在塑料、陶瓷等绝缘基片表面镀膜（直流放电无法实现）。
2.3 技术特点与适配场景
Ø优势：电离率较高，可制备高纯度金属、化合物薄膜；
Ø局限：高真空下绕镀性差；射频辐射对人体有害，需配备屏蔽装置；
Ø应用场景：
v半导体封装：5G 基站射频模块 PCB 板的 TiN/AlN 电磁屏蔽膜，实现 70dB 屏蔽效能，保障信号稳定传输；
v光学元件：AR 眼镜的 SiO₂/TiO₂抗反射膜，使镜片透光率从 85% 提升至 99%，减少强光 “鬼影”。
三、空心阴极（HCD）型离子镀装置
3.1 结构与工作原理
基于空心阴极放电（HCD）技术，核心结构与流程为：
Ø装置包含空心阴极枪（电子发射源，负极）、水冷坩埚（蒸发源，正极）、聚焦线圈等部件，被镀件置于坩埚上方的工件架并施加负偏压；
Ø镀膜前先抽真空至 10^{-3}\text{Pa} ，通入 Ar（压力 1\sim10\text{Pa} ），接通起弧电源使钽管与坩埚间产生异常辉光放电；
Ø等离子体电子束聚焦轰击坩埚内的膜材，使其熔化、蒸发；电子在运动中使 Ar 与膜材原子电离，最终离子在负偏压作用下轰击基体并沉积成膜；
Ø通入反应气体（如 \text{N}_2 、 \text{C}_2\text{H}_2 ）时，可制备 CrN、TiN、AlN 等化合物膜层。
3.2 原理细节
空心钽管在 2300~2400K 高温下热电子发射，电子束经聚焦线圈引导后，能量集中轰击坩埚内的膜材（功率密度达 0.1MW/cm²），使膜材瞬间熔化蒸发；同时，电子束电离效率极高，金属原子电离率可达 20%~40%，因此膜层中离子占比高，致密度远超其他装置。
3.3 技术特点与适配场景
Ø优势：电离率高（20%~40%），离子密度可达 10^9\text{cm}^{-3} ；膜层致密性、附着力优异；设备操作简便、安全性高；
Ø应用场景：
v高端刀具超硬膜：国产数控刀具的 TiAlN 镀层（硬度 3000HV），寿命较未镀膜刀具提升 5 倍；
v航空发动机部件：C919 发动机叶片的 CrC 抗氧化膜，耐受 1200℃高温，抗热震性提升 40%，保障极端环境下的运行安全。
四、生活关联科普
真空离子镀早已渗透日常：
Ø不锈钢保温杯内壁的耐腐蚀 TiN 膜，多由直流二极型装置制备；
Ø手机摄像头蓝宝石保护罩的抗刮 SiC 膜，是射频型装置的产物；
Ø厨房 “永不卷刃” 菜刀的超硬镀层，则来自 HCD 型装置 —— 这些 “藏在背后” 的技术，让产品更耐用、更精密。
客服1