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電弧蒸發(fā)是物理氣相沉積的一種方式，PVD應(yīng)用于硬質(zhì)涂層方面就是從電弧技術(shù)開(kāi)始的，電弧技術(shù)最早起源于電焊，將被蒸發(fā)的固體金屬（靶材）置于真空腔室內(nèi)，產(chǎn)生輝光放電后，在靶材表面運(yùn)行，靶材在很小的范圍內(nèi)蒸發(fā)，大概是幾個(gè)微米大小。電弧的運(yùn)動(dòng)是由磁場(chǎng)所控制的，蒸發(fā)出的金屬離子形成的等離子體將沉積于工件表面，這些工件是在真空腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，電弧制備的涂層通常被用于工具和零部件的表面涂層，例如，TiN, AlTiN, AlCrN, TiSiN, TiCN, CrCN 和 CrN。蒸發(fā)的金屬被電離同時(shí)加速進(jìn)入電場(chǎng)，電弧工藝中實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)材料的高度電離，沉積涂層具有優(yōu)異的附著力。

電弧技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：
+ 高沉積速率(~1-3 μm/h) 
+ 高離化率，形成結(jié)合力好，致密的涂層 
+ 靶材冷卻，涂層工件受熱較少，這樣可以在低于100°C以下沉積 
+ 可以蒸發(fā)多種成分的金屬，剩余固態(tài)靶材成分不變 
+ 陰極可以放置在任何位置（水平、垂直、上部和下部），設(shè)備設(shè)計(jì)靈活

電弧技術(shù)的主要缺點(diǎn)：
- 靶材材料受限
- 只能使用金屬（不包含氧化物），導(dǎo)致蒸發(fā)溫度不會(huì)低 
- 由于很高的電流密度，一些靶材材料以小液滴的形式被蒸發(fā)濺出

真空蒸發(fā)鍍膜是在真空條件下，用蒸發(fā)器加熱蒸發(fā)物質(zhì)，使之升華，蒸發(fā)粒子流直接射向基片，并在基片上沉積形成固態(tài)薄膜，或加熱蒸發(fā)鍍膜材料的真空鍍膜方法。

物理過(guò)程由物料蒸發(fā)輸運(yùn)到基片沉積成膜，其物理過(guò)程為： 采用幾種能源方式轉(zhuǎn)換成熱能，加熱鍍料使之蒸發(fā)或升華，成為具有一定能量(0.1~0.3eV) 的氣態(tài)粒子(原子、分子或原子團(tuán))； 離開(kāi)鍍料表面，具有相當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度的氣態(tài)粒子以基本上無(wú)碰撞的直線飛行輸運(yùn)到基體表面； 到達(dá)基體表面的氣態(tài)粒子凝聚形核生長(zhǎng)成固相薄膜；組成薄膜的原子重組排列或產(chǎn)生化學(xué)鍵合。

蒸發(fā)熱力學(xué)液相或固相的鍍料原子或分子要從其表面逃逸出來(lái)，必須獲得足夠的熱能，有足夠大的熱運(yùn)動(dòng)。當(dāng)其垂直表面的速度分量的動(dòng)能足以克服原子或分子間相互吸引的能量時(shí)，才可能逸出表面，完成蒸發(fā)或升華。加熱溫度越高，分子動(dòng)能越大，蒸發(fā)或升華的粒子量就越多。蒸發(fā)過(guò)程不斷地消耗鍍料的內(nèi)能，要維持蒸發(fā)，就要不斷地補(bǔ)給鍍料熱能。顯然，蒸發(fā)過(guò)程中，鍍料汽化的量(表現(xiàn)為鍍料上方的蒸氣壓) 與鍍料受熱(溫升) 有密切關(guān)系。因此，鍍層生長(zhǎng)速度與鍍料蒸發(fā)速度密切相關(guān)。

蒸發(fā)粒子與基材碰撞后一部分被反向，另一部分被吸附。吸附原子在基材表面發(fā)生表面擴(kuò)散，沉積原子之間產(chǎn)生兩維碰撞，形成簇團(tuán)，有的在表面停留一段時(shí)間后再蒸發(fā)。原子簇團(tuán)與擴(kuò)散原子相碰撞，或吸附單原子，或放出單原子，這種過(guò)程反復(fù)進(jìn)行。當(dāng)原子數(shù)超過(guò)某臨界時(shí)就變?yōu)榉€(wěn)定核，再不斷吸附其他及化合物原子而逐步長(zhǎng)大，最后與鄰近穩(wěn)定核合并，進(jìn)而變成連續(xù)膜。

濺射是物理氣相沉積技術(shù)的另一種方式，濺射的過(guò)程是由離子轟擊靶材表面，使靶材材料被轟擊出來(lái)的技術(shù)。惰性氣體，如氬氣，被充入真空腔內(nèi)，通過(guò)使用高電壓，產(chǎn)生輝光放電，加速離子到靶材表面，氬離子將靶材材料從表面轟擊（濺射）出來(lái)，在靶材前的工件上沉積下來(lái)，通常還需要用到其它氣體，如氮?dú)夂鸵胰?，和被濺射出來(lái)的靶材材料發(fā)生反應(yīng)，形成化合物薄膜。濺射技術(shù)可以制備多種涂層，在裝飾涂層上具有很多優(yōu)點(diǎn)（如Ti、Cr、Zr和碳氮化物），因?yàn)槠渲苽涞耐繉臃浅９饣?，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)使濺射技術(shù)也廣泛應(yīng)用于汽車市場(chǎng)的摩擦學(xué)領(lǐng)域（例如，CrN、Cr2N及多種類金剛石（DLC）涂層）。高能量離子轟擊靶材，提取原子并將它們轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，利用磁控濺射技術(shù)，可以對(duì)大量材料進(jìn)行濺射。

濺射技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：
+ 靶材采用水冷，減少熱輻射
+ 不需要分解的情況下，幾乎任何金屬材料都可以作為靶材濺射
+ 絕緣材料也可以通過(guò)使用射頻或中頻電源濺射
+ 制備氧化物成為可能（反應(yīng)濺射）
+ 良好的涂層均勻性
+ 涂層非常光滑（沒(méi)有液滴）
+ 陰極（最大2m長(zhǎng)）可以放置在任何位置，提高了設(shè)備設(shè)計(jì)的靈活性

濺射技術(shù)的缺點(diǎn)：
- 與電弧技術(shù)比較，較低的沉積速率
- 與電弧相比，等離子體密度較低（~5%），涂層結(jié)合力和涂層致密度較低

濺射技術(shù)有多種形式，這里我們將解釋其中的一些，這些濺射技術(shù)都能在匯成真空生產(chǎn)的真空鍍膜設(shè)備上實(shí)現(xiàn)。
+ 磁控濺射 使用磁場(chǎng)保持靶材前面等離子體，強(qiáng)化離子的轟擊，提高等離子體密度。
+ UBM 濺射是非平衡磁控濺射的縮寫。使用增強(qiáng)的磁場(chǎng)線圈加強(qiáng)工件附近的等離子密度。可以得到更加致密的涂層。在UBM過(guò)程中使用了更高的能量，所以溫度也會(huì)相應(yīng)升高。
+ 閉合場(chǎng)濺射 運(yùn)用磁場(chǎng)分布限制等離子體于閉合場(chǎng)內(nèi)。降低靶材材料對(duì)真空腔室的損失并使等離子體更加靠近工件。可以得到致密涂層，并且使真空腔室保持相對(duì)清潔。
+ 孿生靶濺射（DMS）是用來(lái)沉積絕緣體涂層的技術(shù)。交流電（AC）作用在兩個(gè)陰極上，而不是在陰極和真空腔室之間采用直流（DC）。這樣使靶材具有自我清理功能。孿生靶磁控濺射用來(lái)高速沉積如氧化物涂層。
+ HIPIMS+ （高功率脈沖磁控濺射）采用高脈沖電源提高濺射材料的離化率。運(yùn)用HIPIMS+ 制備的涂層兼具了電弧技術(shù)和濺射技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。HIPIMS+ 形成致密涂層，具有良好涂層結(jié)合力，同時(shí)也是原子級(jí)的光滑和無(wú)缺陷的涂層。

PVD 是物理氣相沉積的縮寫，PVD是在真空狀態(tài)下材料蒸發(fā)沉積的技術(shù)，真空腔室是必備的條件，以避免蒸發(fā)出的材料和空氣反應(yīng)，PVD涂層用來(lái)制備新的、具有額外價(jià)值和特點(diǎn)的產(chǎn)品，如絢麗的色彩、耐磨損能力和降低摩擦。利用物理氣相沉積 (PVD) 工藝，通過(guò)冷凝大部分金屬材料并與氣體結(jié)合，如氮，形成涂層。 基體材料是從固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，并如在電弧工藝中一樣被接受到的熱能電離，或者如在濺射工藝中一樣由動(dòng)能電離。PVD技術(shù)是環(huán)保無(wú)污染的，總體來(lái)講，匯成真空專注于PVD鍍膜。