工艺参数对直流磁控溅射法制备氧化铝薄膜的试验研究

采用直流磁控溅射法在载玻片和不锈钢基底上制备某设计要求的氧化铝薄膜,首先采用单因素法分别分析溅射功率、氧气流量、工作压强、负偏压及本底真空度等制备参数对薄膜沉积速率的影响;在此基础上设计正交试验,研究优化范围内溅射功率、氧气流量、工作压强对沉积速率的影响,并进行极差与方差分析。结果表明,在一定工艺参数范围内,随着溅射功率的增加,薄膜的沉积速率不断增大;氧气流量增加时薄膜的沉积速率不断下降;随着工作压强的增大,薄膜的沉积速率先增大后减小,在1.0 Pa时达到最大速率;加载的负偏压增加时,薄膜的沉积速率不断降低;本底真空度提高时薄膜的沉积速率不断增大;通过使用XRD衍射仪对制备的薄膜进行物相检测,研究结果表明,常温下不同氧气流量制备的氧化铝薄膜均为非晶态;获取了制备所需薄膜的较优的制备工艺。     

Ni80Cr20合金薄膜制备影响因素的试验研究

利用直流磁控溅射的方法制备Ni80Cr20合金薄膜,以氩气流量、氩气工作压强、溅射功率作为三因素进行正交试验,在溅射时间相同的条件下分别测试了薄膜厚度、表面粗糙度、电阻率并进行了极差分析。分析结果表明:在一定范围内,氩气工作压强与溅射功率对薄膜厚度的影响较大;在氩气工作压强为3.0Pa时,薄膜厚度与溅射功率近似成正比关系;随着氩气流量的增大,Ni80Cr20薄膜厚度呈现先增大后减小的趋势;在氩气流量为50cm~3/min时,薄膜厚度达到最大值;各因素对薄膜表面粗糙度及电阻率影响不明显。     

射频磁控反应溅射法制备Y_2O_3薄膜的工艺研究

采用射频磁控反应溅射法制备氧化钇(Y2O3)薄膜。系统研究了工艺参数对Y2O3薄膜沉积速率的影响规律,使用X射线光电子能谱仪(XPS)分析表征了薄膜的成分。结果表明,Y2O3薄膜的沉积速率随射频功率的增大而增大,在合适的溅射压强下沉积速率呈现极大值,O2/Ar气体流量比和衬底温度的影响不明显,对此从理论上进行了解释。制备的薄膜中Y和O元素的原子浓度基本符合Y2O3的化学计量比。     

基于正交试验的单晶硅靶材制备氮化硅薄膜沉积参数的优化

基于单晶硅靶材制备氮化硅薄膜的沉积参数正交试验,通过选择和研究溅射功率、工作压强、气体流量比和基底温度这四个因素,得到这四个因素对薄膜沉积速率和薄膜表面粗糙度的影响规律;利用从正交试验中得到的一系列观测值分别建立关于薄膜沉积速率和薄膜表面粗糙度与四个沉积参数之间相互影响变化的两个经验模型公式;为得到较好的沉积效果,对所得到的经验公式进行分析,得到最佳沉积参数。     

射频磁控溅射法制备类金刚石薄膜的研究

采用射频磁控溅射法,纯Ar溅射石墨靶,制备出了类金刚石薄膜,并对薄膜沉积速率随各工艺参数的变化规律、薄膜结构以及光学性能进行了系统的研究。结果表明,沉积速率随射频功率、CH4流量和溅射气压的增大而增大;随温度的增大呈现先增大后小的趋势。结构分析发现,所制备的DLC薄膜是由sp2键镶嵌在sp3键基体中构成的。在3μm~5μm波段对Si衬底有明显的增透效果。     

基于响应曲面法的溅射沉积薄膜工艺参数优化

为了研制出适用于高温等恶劣环境且性能优良的用于切削力测量的合金薄膜传感器,结合新型合金薄膜材料的基本性能和离子束、磁控溅射技术,研究了新型薄膜传感器的制作工艺,建立了影响薄膜溅射速率的试验分析模型,研究了氩气流量、氩气工作压强及溅射功率三个因素对薄膜溅射速率的影响,应用响应曲面法对模型进行了优化,并运用方差分析检验了该预测模型的拟合度,建立了溅射速率的等值线和响应面,从而确定了各因素的最佳水平范围,实现了工艺参数的优化。     

旋转密封环表面二硫化钼膜制备工艺研究

为解决某传动装置可靠性及寿命问题,在旋转密封环基体表面沉积了一层二硫化钼固体润滑膜,探讨了基体材料预处理工艺和真空室预处理参数,以及沉积工艺参数对其表面二硫化钼镀膜性能的影响,得到了最佳的二硫化钼膜制备工艺.结果表明,烘烤工艺参数为温度350 ℃,时间30 min,真空度3.0×10-2 Pa;离子轰击工艺参数为氩气压强4.5 Pa,负偏压1 000 V,时间20 min;沉积工艺参数为负偏压200 V,钼靶电流200 A,混合气体分压1.5 Pa时,获得的二硫化钼膜膜层致密,膜基结合强度高.台架试验表明,在旋转密封环基体表面沉积二硫化钼固体润滑膜,明显降低了密封环的摩擦因数.     

磁控溅射制备不锈钢薄膜研究

研究了磁控溅射镀膜工艺参数中溅射功率、溅射时间以及真空度等对不锈钢薄膜制备的影响，通过对获得的不锈钢薄膜层进行金相分析与其他性能测试发现：试验中溅射功率为100W、溅射时间为2h、真空度为0．08Pa、氩气压力为1．5MPa的条件下制得的薄膜性能最佳。     

沉积压强对类金刚石薄膜组织和性能的影响

使用等离子增强化学气相沉积的方法制备不同沉积压强下的类金刚石薄膜。反应气体为C2H2和CH4,辅助气体为Ar。通过控制气体流量来达到改变沉积压强的目的,沉积压强分别为2.5Pa、3.8Pa、5.0Pa和6.1Pa,为排除其它工艺参数对实验结果的影响,气体流量比C2H2∶CH4∶Ar=2∶2∶1保持不变。使用扫描电镜、拉曼光谱和纳米压痕等检测手段对薄膜的组织和性能进行分析。研究表明,薄膜均为非晶态结构;随着沉积压强的升高,薄膜沉积速率不断提高;随着沉积压强的升高,薄膜的ID/IG值不断下降,说明薄膜中的sp3键含量不断上升,与此同时,薄膜中的硬度和弹性模量不断提高;通过Rockwell压痕法测试膜基结合力,结果表明四组薄膜均有较高的结合力,其中沉积压强为5.0Pa的薄膜的结合力最好。     

负偏压对DLC薄膜结构和摩擦学性能的影响

采用离子束溅射沉积镀膜法制备了DLC薄膜,研究了偏压对薄膜性能的影响。通过原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱对DLC薄膜的表面形貌以及内部结构进行了分析表征。并用UTM-2摩擦磨损仪对其摩擦学性能进行了测试。结果表明,利用离子束溅射沉积制备的DLC薄膜具有良好的减摩抗磨性能。随着偏压的增加薄膜的摩擦因数先减小后增加,在-150 V偏压时,薄膜的摩擦学性能最好。     

负偏压形核法增强金刚石薄膜附着力研究

在微波等离子体化学气相沉积装置中 ,研究了负偏压形核对金刚石薄膜与WC 6 %硬质合金刀具附着力的影响。结果表明 ,负偏压形核不仅能增加金刚石的核密度 ,还能改善金刚石核在WC晶粒上分布的均匀性 ,增加膜基有效结合面积 ,从而增加金刚石薄膜附着力。因负偏压形核时含碳离子被偏压电场加速 ,对刀具表面产生溅射作用 ,采用铜替代置换钴的刀具 ,使用负偏压形核反而降低薄膜附着力 ;而采用磁控溅射镀铜的刀具 ,使用负偏压形核则能进一步提高金刚石薄膜的附着力。     

基体偏压对磁控溅射制备CrAlN纳米多层薄膜微观结构和力学性能的影响

采用磁控溅射技术在不同基体偏压(-60,-70,-80,-90 V)下制备了CrAlN纳米多层薄膜,研究了基体偏压对薄膜微观结构和力学性能的影响。结果表明:随着基体偏压绝对值增大,CrAlN纳米多层薄膜中的氮含量增加,物相组成不变,择优取向由CrN(111)晶面转变为CrN(200)晶面,薄膜表面孔隙减少,组织致密性得到改善;基体偏压为-60~-80 V时,偏压对薄膜沉积速率的影响较小,偏压绝对值大于80 V时,沉积速率明显下降;随着基体偏压绝对值增大,薄膜的硬度和弹性模量提高,膜基结合力先增大后减小,在偏压为-80 V时达到最大。     

磁控溅射MoS2/Ni复合膜的制备及其摩擦性能

采用磁控溅射法制备了MoS2/Ni复合膜,同时对影响膜层性能的工艺参数进行了初步探讨,并对复合膜进行了成分与结构分析以及摩擦试验.结果表明:在本试验工艺参数(本底真空度为7.0×10-4 Pa,沉积气压为0.5 Pa,溅射功率为160 W,溅射氩气流量为80 cm3/s,靶基距为60 mm,基片温度为70℃)下制备的MoS2/Ni复合膜能够大大降低不锈钢等基底表面的摩擦因数,并且在高速重载的条件下具有更低的摩擦因数和更小的摩擦因数波动值.     

工艺参数对多弧离子镀TiAlN涂层铝含量和硬度的影响

为研究不同工艺参数对多弧离子镀制备TiAlN涂层性能的影响规律,设计了L9(3~4)正交试验表,并通过试验研究了弧电流、衬底负偏压、氮气/氩气流量比以及腔体压强对涂层Al含量和硬度的影响规律,得到了最佳工艺参数优化组合。结果表明:影响Al含量的因素按重要性排序依次是:腔体压强、氮气/氩气流量比、衬底负偏压、弧电流。影响涂层硬度的因素按重要性排序依次是:弧电流、氮气/氩气流量比、腔体压强、衬底负偏压。     

PECVD氮化硅薄膜内应力试验研究

研究了等离子体增强化学气相沉积氮化硅薄膜的内应力.通过改变沉积工艺参数,研究了射频功率、反应气体流量比、栽气体分压比和反应压强对氮化硅薄膜的内应力的影响,并且分析了氮化硅薄膜内应力的形成机制.制备出了应力只有-182.4 MPa的低应力氮化硅薄膜.     

反应磁控溅射法制备ZnO/Al(O)/ZnO薄膜的光学和电学性能

采用反应磁控溅射法,通过控制中间层沉积时的氧气流量,在聚对苯二甲酸乙二醇酯基底上制备了ZnO/Al(O)/ZnO薄膜,研究了氧气流量对Al(O)薄膜的微观形貌、表面粗糙度,以及对ZnO/Al(O)/ZnO薄膜光学和电学性能的影响。结果表明:随着氧气流量的增加,铝在ZnO薄膜表面由三维岛状生长转变为二维层片状生长,Al(O)薄膜表面粗糙度先增大后减小再增大,当氧气流量为6.7×10~(-3)cm~3·s~(-1)时最小;随着氧气流量的增加,ZnO/Al(O)/ZnO薄膜在较长波长范围内的透过率增大,方阻增大,霍尔迁移率和载流子浓度下降;综合考虑光学和电学性能,适宜的氧气流量为6.7×10~(-3)cm~3·s~(-1)。     

磁控溅射TiN薄膜低温沉积技术及其摩擦学性能研究

利用磁控溅射装置在高速钢基体上制备了TiN薄膜,研究了基体温度升高的原因及其磁控溅射的低温原理,讨论了低温与离子刻蚀、负偏压、磁场强度3个主要溅射工艺参数的关系,并对TiN薄膜的摩擦学性能进行了研究。实验结果表明,离子刻蚀、负偏压、磁场强度对低温磁控溅射TiN成膜过程具有较大的影响,所制备的TiN薄膜的耐磨性、配副适应性也较好。     

射频溅射工艺对WSx薄膜摩擦性能的影响

采用射频溅射法以3Cr13马氏体不锈钢为基片制备了硫化钨薄膜.通过物相分析和表面形貌观察,以及测定微区化学成分、结合力和摩擦因数,研究了溅射功率、工作压力和沉积时间等溅射工艺条件对薄膜摩擦性能的影响.结果表明通过射频溅射法可获得非晶态WSx薄膜,薄膜的S/W比一般小于2,并受溅射工艺影响较为明显,随溅射功率的升高逐渐降低,随溅射时间的延长明显升高.薄膜结合力受溅射工艺影响并不显著.通过射频溅射所获得薄膜的摩擦因数在一定范围内与其硫钨比成反比.     

基片偏压对ta C薄膜结构和摩擦因数的影响

利用磁过滤阴极电弧技术,通过改变基片负偏压(0~500 V)制备四面体非晶碳(ta C)薄膜,研究基片负偏压对ta C薄膜结构和摩擦因数的影响.研究表明,基片负偏压对ta C薄膜的sp3键含量有很大影响,当负偏压为200 V时,ta C薄膜的sp3键含量为85%.在0~200 V范围内随着基片偏压的增大,表面粗糙度逐渐减小,在负偏压为200 V时,薄膜表面粗糙度最小,为0.18 nm左右;当负偏压超过200 V后,由于薄膜中石墨相增多,薄膜表面粗糙度将增大.随着基片偏压的逐渐增大,由于薄膜表面粗糙度的减小和在摩擦中石墨相自润滑层的形成,薄膜的摩擦因数大大降低,耐磨性提高.     

脉冲负偏压幅值对复合离子镀制备TiCN薄膜结构和性能的影响

采用复合离子镀技术,在不同脉冲负偏压幅值下于304不锈钢表面制备TiCN薄膜,研究了负偏压幅值对薄膜成分、结构、表面粗糙度、显微硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着负偏压幅值升高,钛、碳与氮元素的原子比以及碳与钛元素的原子比先增大后减小,薄膜表面的颗粒及针孔、凹坑等缺陷尺寸减小,数量减少,表面形貌得到改善;薄膜主要由TiCN相组成,随着负偏压幅值增大出现(111)晶面择优取向,且薄膜的显微硬度先增大后减小,并在负偏压幅值为300V时达到最大,为2 690HV;薄膜的摩擦磨损性能优于基体的,随着负偏压幅值增加,薄膜的摩擦因数不断降低,在负偏压幅值为300V时约为0.355,此时薄膜的摩擦磨损性能最优。