直流磁控溅射对异形工件内表面沉积薄膜性能的影响

对于表面形状复杂的异形工件,在薄膜沉积过程中由于受到阴影效应的影响,将会造成薄膜厚度的不均匀以及表面性能和结构的差异,工件在应用过程中容易导致表面失效,降低其使用寿命。为了在异形工件表面获得厚度均匀的薄膜,本文采用直流磁控溅射镀膜方式和单一因素变量法,在不同的工作气压、衬底温度下对异形工件内表面进行薄膜的制备。使用台阶仪、扫描电镜,分别对所制备薄膜进行厚度均匀性和表面形貌检测。结果显示:在一定的工作气压和衬底加热温度范围内,通过改变工艺参数对提高沉积薄膜厚度的均匀性与表面质量是有效的。随着工作气压的逐渐增加,工件内表面的Au膜厚度均匀性升高,当工作气压提升至1.5 Pa时,薄膜厚度均匀性达到±3%;当衬底温度提升至400℃时,沉积薄膜厚度均匀性达到±5%,并且薄膜表面平整、无裂纹。     

ABS基材表面功能装饰CrCu涂层制备及性能研究

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(简称为ABS)的密度低、柔韧性好、易于机械加工、成本低,已被广泛应用于汽车、卫浴、家电等领域。为改善传统ABS表面电镀金属化改性技术的不足,本文采用具有干式、绿色特点的双靶磁控溅射镀膜技术,在ABS表面设计制备了CrCu复合改性涂层,重点研究了Cu含量对涂层组分结构、色泽、力学及耐候性能的影响。结果表明,调控Cu靶溅射电流从0.5 A增加到2 A,CrCu复合涂层中的铜含量在15.2-48.3%(质量比)之间变化,且所有涂层呈柱状生长结构,Cu主要以固溶形式弥散分布在Cr(110)的主相晶格结构中。随着Cu含量增加,CrCu复合涂层从纯Cr涂层银白色逐渐变为浅紫红色,涂层弹性模量也随之下降,与基材弹性模量匹配更好;但因Cu元素含量过高,复合涂层硬度降低。另外,Cr涂层中Cu的引入能够提高ABS表面金属涂层的耐候性。     

衬底加热温度对WC-DLC涂层结构和摩擦磨损性能的影响

采用中频磁控溅射和电弧离子镀复合工艺,在316L不锈钢基体上制备WC掺杂的类金刚石涂层,通过相组织结构分析、硬度测试和摩擦磨损试验,研究了衬底加热温度分别为150℃、250℃、350℃和450℃时对类金刚石薄膜结构和摩擦磨损性能的影响。研究表明:DLC薄膜中的W元素相对含量随衬底温度升高略有增多,最大为3.45%,且掺杂物主要WC_1-x和W₂C两种晶体相存在,衬底温度升高,晶体结构由WC_1-x转变为W₂C;150℃时薄膜中sp³C键含量最多,纳米硬度值也最大为7.4GPa,衬底温度的升高使薄膜结构发生变化,力学性能也变差;干摩擦试验2 N载荷下,摩擦系数随温度的升高先降低后升高,350℃时,摩擦系数为0.2,而磨损率随加热温度逐渐增大,150℃时最小为3.45×10^-11m³/N·m,磨损方式为磨粒磨损。     

磁控溅射用旋转阴极磁场装置的结构设计及磁场分析

针对现有磁控溅射装置在镀膜工作中靶面阴极磁场分布不均匀的问题,设计了一种新型旋转阴极磁场装置。该装置通过旋转机构带动磁场做圆周运动,利用凸轮机构使磁场做上下直线运动。首先,利用3D软件绘制出该装置的三维模型;其次,对阴极磁场磁感应强度进行了有限元分析;最后,通过调整磁轭高度、伸出臂长度以及磁轭-靶材间距优化了磁场,并将优化前后的数值模拟曲线进行了对比分析。结果表明,优化后阴极磁场磁感应强度曲线的均匀度由21%改善到6%,有效改善了靶面磁场均匀性,有利于保证磁控溅射的稳定运行。     

椭圆光谱法研究TiO_2薄膜的光学性能

使用直流磁控溅射法,通过改变沉积压强在玻璃衬底上制备了Ti O2薄膜。通过椭圆光谱法研究了Ti O2薄膜的光学性能;利用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射对薄膜的表面形貌和结构进行了表征。结果表明:压强的大小在磁控溅射法制备Ti O2薄膜过程中能有效控制其晶粒尺寸、膜厚及薄膜的折射率。压强越大,晶粒尺寸越小,吸收边"蓝移"越明显;薄膜厚度随压强的增大先增加后减小;平均折射率随压强的增大呈下降趋势,消光系数在可见光波段的平均值趋于零。     

铝薄膜对烧结NdFeB磁体耐蚀性能的影响

采用直流磁控溅射的方法在烧结NdFeB磁体表面沉积Al薄膜提高磁体的耐蚀性能。研究膜厚及溅射功率对薄膜结构和耐蚀性能的影响。利用SEM对Al薄膜的微观结构进行分析,并采用动态极化曲线和中性盐雾实验分析Al薄膜耐蚀性能。均匀致密的Al薄膜的形成是获得良好耐蚀性能的必要条件。在51-82 W溅射功率下制备的6.69μm的Al薄膜具有良好的耐蚀性能。     

柔性硬质纳米复合涂层

研究了利用磁控溅射方法制备的柔性硬质纳米复合涂层。结果表明柔性硬质纳米复合涂层具有以下优异性能:是一类具有高硬度、高韧性以及抗裂纹性能的新型涂层;具有较高的硬度模量比(H/E*≥0.1,E*=E/(1-ν~2))、弹性恢复系数(We≥60%)、压应力(σ0)L,且少缺陷的微观结构;生长处于Thornton结构区域相图的T区。磁控溅射非常适合制备纳米复合涂层,文中将对其制备柔性纳米复合薄膜的机理做深入阐述。涂层生长主要受以下3个参数影响:涂层生长过程中吸收的能量Ep,其包含沉积原子携带的能量E_(ca)和轰击离子携带等能量E_(bi)(E_p=E_(ca)+E_(bi)),基体温度Ts和涂层材料的熔点T_m。柔性硬质涂层具有广泛的应用前景,如柔性保护涂层、柔性功能涂层、防脆性涂层开裂的柔性保护涂层以及柔性多层涂层。文中还将详细阐述低温磁控溅射制备柔性纳米复合涂层的原理,并阐述纳米复合涂层及其性能的发展趋势。     

硅基底TiO2纳米管阵列的制备

本文采用磁控溅射方法在硅基底上沉积一层金属钛膜,用于取代传统阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列所用的金属钛片.分别在乙二醇和丙三醇两种电解液中进行阳极氧化,均在硅基底上形成了高度有序的TiO2纳米管阵列.该方法与硅工艺集成技术兼容,有利于基于TiO2纳米管阵列的微纳米器件的设计和制造.     

TiVCN复合膜的微结构、力学性能与摩擦磨损性能研究

采用多靶磁控溅射技水,分别利用不同V靶功率和石墨靶功率制备一系列不同V含量和C含量的TiVN和TiVCN复合膜.利用X射线衍射仪、纳米压痕仪、高温摩擦磨损仪研究了TiVN和TiVCN复合膜的微结构、力学性能及室温和高温摩擦磨损性能.研究表明,当V靶功率为60 W时,TiVN薄膜的硬度达到最大值,为25.02 GPa.在此基础上逐渐加入C元素,当石墨靶功率为20 W时,TiVCN薄膜的硬度达到最大值,为28.51 GPa.当石墨靶功率进一步增加,薄膜的硬度值开始逐渐降低.室温下,随着石墨靶功率的增加,TiVCN薄膜的摩擦系数逐渐减小.高温下,TiVCN复合膜的摩擦系数随着温度的升高先增加后减小,在700℃时获得最小值,当温度继续升高摩擦系数又增加.讨论了高温下TiVCN复合膜Magneli相的作用和自适应机制.