获奖项目名称：

放电增强型多弧离子镀防护涂层关键技术及应用

第一完成单位：

黑龙江工程学院

项目联系人：

许建平

联系人电话：

15045109862

联系人邮箱：

CLxjp@126.com

项目简介：

  本项目涉及物理气相沉积、等离子体物理、材料科学原理等多个专业。
  涂层作为结构件表面的防护性“壳体”，赋予材料特殊表面功能，显著地提高零部件表面性能，具有巨大的经济效益。多弧离子镀技术作为一种“绿色”的真空物理气相沉积技术，具有离化率高、沉积速率高、膜基结合力强等优势，满足工业化生产的使用要求，可以制备Ti、Cr等金属涂层和TiN、AlTiN、CrN等抗高温氧化、耐磨涂层。但是，长久以来，多弧离子镀制备优质涂层的大颗粒缺陷、成分偏析等问题一直没有得到有效解决，成为多弧离子镀技术进一步发展的瓶颈。第一，缺少电弧放电增强多弧离子镀的放电机理。第二，保持该技术的高沉积速率下抑制大颗粒缺陷及其机理。第三，涂层成分偏析的调控，保持靶材与待沉积涂层的成分一致性。
  （1）本项目在多弧离子镀靶前区域引入空心阴极真空电弧，研制增强型多弧离子镀系统，优化空心阴极真空电弧引弧效率，在多弧离子镀技术上获得一定突破。
  （2）通过空心阴极真空电弧偏流至靶表面，提升Ti靶和TiAl靶弧斑密度，揭示空心阴极真空电弧增强多弧离子镀复合放电机制。引入空心阴极真空电弧降低多弧离子镀阴极斑点停留时间、对腔室内大颗粒有效充负电荷，降低多弧离子镀涂层大颗粒缺陷并提升多弧离子镀沉积速率。
  （3）本项目引用空心阴极真空电弧增强离化Al元素，扩大靶材低熔点Al元素含量范围，提出增强低熔点Al元素离化实现沉积AlN-TiAlN复合相涂层方法，解决低熔点靶材与沉积涂层成分偏析问题。
  项目的成功实施响应了国家节能减排政策，提升了我国绿色、高效多弧离子镀技术水平，为高端装备制造、国家电力建设等可靠性运行提供了技术支持。项目申请国家发明专利8项，实用新型专利31项，发表论文16篇，形成了涂层、装备、工艺等系列研究成果。项目研究成果已应用于国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院、哈尔滨鸿翔机械工具有限公司AlTiN、TiN涂层沉积项目，3年产生直接间接经济效益635万元，节省运维成本468万元，新增利润167万元。