Page 8 - 《真空与低温》2025年第5期

王福贞：磁控溅射镀膜技术新进展 547

周边的磁场强度，同时增强了相邻两个靶之间磁场 工艺，采用以上新技术将硬质薄膜的应用领域扩宽
强度。 到 200 ℃ 以下回火的耐磨零件，为高端制造业带来
了突破性进展。

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N N
N S S N
S S
N N
1 S S
N S S N
2
N N
3 N S N 图 11 Hauzer 公司的非平衡闭合磁场磁控溅射镀膜机及用
S S
该设备镀制的复合硬质薄膜产品
1. 非平衡磁控溅射靶；2. 电磁线圈；3. 工件转架。
Fig. 11 Hauzer's non-equilibrium closed magnetic field coater
图 9 非平衡磁控溅射靶加电磁线圈镀膜机结构示意图 and hard film plated with the equipment

Fig. 9 Structure of unbalanced magnetron sputtering machine
with electromagnetic coil

[9]
图 10 为一个后面有永磁体的磁控靶增加了
电磁线圈后靶周边的磁力线示意图。当增强两个 （a）齿轮 （b）气门和挺杆 （c）弹簧和轴承
磁控溅射靶侧边的磁场强度时，即可增强磁场的闭
图 12 采用非平衡磁控溅射镀膜技术镀制了硬质薄膜的
合效果，改善镀膜室内等离子体密度和作用范围。
各种精密耐磨零件照片

基片 Fig. 12 Various precision wear-resistant parts with hard coat-
ings were plated by non-equilibrium magnetron sputtering

图 13 是采用非平衡磁控溅射技术沉积了金属
化合物硬质涂层和 DLC 减摩涂层的各种模具。镀
膜后，模具硬度提高，易脱模，表面的光亮度显著
提高。
电磁线圈 永久磁铁 极靴 靶材
图 10 永磁靶加电磁线圈后磁力线分布图
Fig. 10 Magnetic filed lines distribution of permanent magnet
target with electromagnetic coils.

非平衡闭合磁场不仅能够提高磁控溅射镀膜
时成膜原子的离化率，提高沉积速率，还能够提高
沉积粒子的活性，使之能够在较低温度下反应生成 （a）冲压模具 （b）吹塑模具 （c）注塑模具
化合物薄膜，如 CrN、WC 等，也可以采用石墨溅射 图 13 采用非平衡磁控溅射技术沉积了硬质减摩
靶直接沉积类金刚石薄膜（DLC），类石墨膜（GLC） 薄膜的模具照片
等碳基薄膜。沉积硬质薄膜的温度可以降低至 Fig. 13 Photo of the moid by non-equilibrium
200 ℃ 以下。图 11 中左边为 Hauzer 公司的非平衡 magnetron sputtering
闭合磁场磁控溅射镀膜机，右边颜色较深的是利用 碳基薄膜的优点是既有 1 200～6 500 HV 的硬
该设备先用磁控溅射镀 CrN、WC 硬质膜，再在同 度，又具有很低的摩擦系数。抛光钢板的摩擦系数
一镀膜机中用 PECVD 技术镀 DLC 膜的产品 [1-2] 。 是 0.8。CrN、TiN 的摩擦系数是 0.4。DLC、GLC
图 12 是采用非平衡磁控溅射技术为汽车发动 的摩擦系数是 0.1、0.05。在金属氮化物硬质涂层
机、飞机、机床、船舶镀制了硬质薄膜的精密耐磨 的表面再镀制一层碳膜，相当于在硬质薄膜表面又
零件 [1-20] 。这些零件原本大多采用淬火后低温回火 穿上一层自润滑新外衣 [1-2，19-20] 。而一般耐磨零件