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多弧离子镀技术是采用阴极电弧蒸发源的一种离子镀技术，广泛地应用于超硬耐磨涂层和仿金装饰涂层等技术领域，特别适合于沉积超硬反应涂层。在制备多元（合金）超硬反应涂层方面，该技术的最大困难在于阴极靶材的合金成分设计及涂层的合金成分控制。 为了制备合金涂层及合金反应涂层，研究人员通常采取以下三种方法： 1）多靶共用；2）镶嵌组合（机械式复合）； 3）合金靶。 单元素靶多靶共用方法是其中最简单的，通过分别调整各个不同元素的纯单质靶靶的弧电流来控制各元素的蒸发速率，以达到控制涂层成分的目的。如果不同的靶交替起弧，则可以获得在厚度方向上不同成分分布的涂层；如果同时起弧上下放置的不同靶，将可以在基体表面获得具有成分过渡分布的涂层。在实际沉积过程中，可采用平行放置、上下放置及交替放置等方式。研究者已使用纯的单元素靶成功制备了(Ti,Cr)N、(Ti,Al)N、(Ti,Al,Cr)N 、(Ti,Zr,Cr)N等硬质膜，并获得了较好的效果。但也同时发现，无论如何控制起弧电流、采用哪种工件放置方式，都难以保证成分真正的均匀分布。此外，这种方式对于多个（3个及以上）组元的沉积，控制起来会更加困难，同时有些元素也难以加工成靶材料。且迄今为止，单元素靶多靶共用方式仍未在高温防护涂层（比如MCrAlX覆盖型涂层）制备中采用。 除了采用多个分离的单元素靶，在制备多元合金（反应）涂层中，镶嵌组合靶也有一定程度的应用。组合方式大都采用环套式或钻孔式，一般说来，环套式结构是采用一种金属或合金做成圆柱，而另一种金属或合金做成圆环，相互镶嵌制成；而钻孔式结构则是以某一单元素靶为母体，在其表面根据工艺及成分的要求钻取不同数量（有时直径也不同）的孔，然后将其它金属或合金的棒材嵌入小孔中，经打磨平整后，就得到了多种元素的镶嵌组合靶。环的大小、厚度以及孔的直径、个数可以根据靶材的成分配比进行调整。镶嵌式靶的优点在于能够制备真正的多元复合膜，但在实际沉积过程中，涂层中化学元素成分明显偏离设计要求，不能得到满足成分要求的涂层。这主要由于阴极靶材物性值不同引起“森林现象”及弧斑平均电流不均导致的，当然其他条件也对其有一定的影响，如靶材的几何尺寸、偏压等因素 相对于单元素靶多靶共用以及不同元素镶嵌组合靶，采用合金靶应该是一种最佳的选择。这种方式不需对每个靶的起弧电流、起弧顺序、蒸发时间等进行严格的时时控制，同时对于元素的种类及个数没有限制，且能获得元素分布均匀的涂层，对于制备合金涂层及合金反应涂层是非常适宜的。相当多的合金（反应）涂层是直接采用合金靶沉积制备的，合金靶已经作为多弧离子镀制备合金（反应）涂层的主要方法被广泛应用于(TiAl)N、(TiZr)N、(TiCr)N、 (TiAlZr)N、(TiAlCr)N、(TiSi)N、 (TiAlSi)N等超硬反应膜以及MCrAlX系列高温防护涂层的制备。但合金涂层的成分也通常偏离于合金靶材的成分，即存在成分离析现象。目前不少研究者就此问题进行研究，本研究所的 |
