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合億興機電設備研制的 HI3 PVD 離子源

 

 合億興 PVD 多弧離子源

    根據金屬材質可以采用的硬化手段有:冷作硬化,高頻(中頻)淬火處理,氮化,滲碳淬火,碳氮共滲,電鍍、表面涂層等。

    氣相沉積技術是近年來發展最快的表面涂層技術。氣相沉積技術包括化學氣相沉積和物理氣相沉積兩大類。PVD 是物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition)的英文縮寫,CVD 是化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition)的英文縮寫。

   PVD 是指在真空條件下,采用低電壓、大電流的電弧放電技術,利用氣體放電使靶材蒸發并使被蒸發物質與氣體都發生電離,利用電場的加速作用,使被蒸發物質及其反應產物沉積在工件上。

    PVD 技術出現于二十世紀七十年代末,制備的薄膜具有低溫制備、高硬度、低摩擦系數、很好的耐磨性和化學穩定性等優點。最初在高速鋼刀具領域的成功應用引起了世界各國制造業的高度重視,人們在開發高性能、高可靠性涂層設備的同時,也在硬質合金、陶瓷類刀具中進行了更加深入的涂層應用研究。

   CVDChemical Vapor Deposition 的簡稱)工藝相比,PVD工藝處理溫度低,在 600℃以下時對刀具材料的抗彎強度無影響;薄膜內部應力狀態為壓應力,更適于對硬質合金精密復雜刀具的涂層;PVD 工藝對環境無不利影響,符合現代綠色制造的發展方向。

   目前 PVD 涂層技術已普遍應用于硬質合金立銑刀、鉆頭、階梯鉆、油孔鉆、鉸刀、絲錐、可轉位銑刀片、異形刀具、焊接刀具等的涂層處理。

   PVD 技術不僅提高了薄膜與刀具基體材料的結合強度,涂層成分也由第一代的 TiN 發展為 TiC、TiCN、ZrN、CrN、MoS2、TiAlN、TiAlCN、TiN-AlN、CrAlN、AlCrN、CNx、DLC、SIC taC 等多元復合涂層。

   PVD 涂層在中國還處于剛剛起步的階段。近兩三年來一些國際性的公司先后在國內建立了涂層中心,使得硬涂層服務在某些行業,特別是刀具業的涂層上形成較為激烈的競爭。其競爭的結果是涂層服務商競相壓價。我國 PVD 上游 PVD 生產設備,PVD 涂層等,下游主要是電子產品、汽車、機械加工等行業。高端的 PVD 設備和涂層市場基本由外國公司占領。

   2012 年我國 PVD 市場規模達到 228 億元,同比 2011 年的 198億元增長 15.15% (見《2014-2019 PVD 市場深度研究與投資前景調研報告》)。

   本著科技興國、用科技與創新改善人類生活質量的夢想,為了解決我國 PVD 技術的瓶頸問題,合億興機電設備公司(簡稱:合億興機電設備)于 2012 年開始研發世界領先的 HI3 PVD 技術。經過近五年的不斷實踐,合億興機電設備終于研制出了國際領先的 HI3PVD 離子源。

合億興機電設備研制的 HI3 PVD 離子源

 

雖然合億興機電設備公司在 PVD 領域沒有國際大公司那樣的知名度,但合億興機電設備是真正具有 HI3( 三重高離化)技術的涂層公司,而且合億興機電設備的 PVD 技術具有自己獨特的特點。與國外新進 PVD 技術的比較:

一、HI1、采用先進的無極磁控技術增強弧斑運動速度和分裂速度,減少熔滴,增強金屬蒸汽和氣體離化。合億興機電設備的 PVD離子源具有先進的無極磁控技術,且磁控效果最優化,磁場拓展更充分。同時,采用電子式引弧,快速更換靶材設計,獨特的布氣方

式等,整體性能上和巴爾查斯的技術相當,個別功能超越巴爾查斯。

二、HI2、提高等離子能量進而提高離化率。和國外技術相比,我們通過輔助陽極的優化設計,合億興機電設備的弧光增強的輝光放電刻蝕技術可靠高效,不會出現巴爾查斯那樣在刻蝕時偏壓經常打火現象。

三、HI3、磁場充分拓展并覆蓋整個鍍區,鍍區等離子體完全磁化,在正交電磁場作用下,增加等離子密度,提高金屬中性原子和氣體的離化率,進而提高膜層生長速度和膜層質量。

同時我公司也具有高效穩定的 HIPAC 混合技術(高離化濺射和多弧混合涂層技術)。通過特殊磁控和布氣技術,多弧靶可以工作在輝光放電的磁控濺射(高離化濺射)和弧光兩種工作狀態,不需要配備額外的磁控靶。與其它公司的 PVD 技術比較,合億興機電設備的技術優勢有:

1、采用高壓或者高頻高壓引弧方式,陰極點火系統可免維護。

2、達到極高的離化率(金屬離化率接近 100%(鈦靶),氣體離化率大于 90%)。

3、特殊的離子源結構和無極磁控系統,保證了離子源新舊靶材一致換增發速度,從而達到極高的膜層均勻性。

4、采用特殊的磁場結構,在靶材全壽命工作過程中無需調整磁場強度。

5、靶材利用率高,靶材利用率可以達到 73%。

6、無可比擬的鍍膜質量。先進的磁控技術,弧斑更細更快,在純氬氣放電條件下長時間穩弧,可以鍍各種純金屬膜,幾乎無熔滴。

7、高速的沉積速率。在三重轉條件下,涂層生長速度可達 3-8微米/小時。

8、采用混合工藝可以鍍一些導電性不好的靶材,如 B、SI 等,大大豐富了涂層種類,工藝更靈活。

基本參數表:

合億興機電設備引弧濺射離子源測試圖

 

靶材燒蝕后的形貌

本系列弧源結構簡介、緊湊,下圖為安裝圖

 

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