磁控溅射最佳工艺参数的研究

本文通过引拉法测定不锈钢靶材磁控溅射薄膜的结合力,获得了不锈钢靶材的磁控溅射最佳工艺参数,其值为:基材加热温度:800℃,氩压:4×10~(-3)Torr;偏压:-200V;溅射时间:1(?)～2.0h。     

外电阻对纯钛微弧氧化膜特性的影响

在Na2SiO3-Na3PO4溶液中,研究了恒定电压下通电回路中有、无外电阻对纯钛微弧氧化膜特性的影响。结果表明,MAO膜的生长特性、相组成、表面形貌和处理后样品的耐腐蚀能力受MAO过程中外电阻的影响较大。无外电阻时制备的氧化膜相组成和表面形貌与处理电压U密切相关,当U<450 V时,氧化膜由锐钛矿相TiO2组成,当U≥450 V时,氧化膜由锐钛矿相和金红石相TiO2组成。而有外电阻时制备的氧化膜相组成和表面形貌与U的关系不大, 膜层由锐钛矿相TiO2组成,膜表面的微孔尺寸更小、其分布也更均匀;在30%硫酸溶液中的耐腐蚀测试表明,有外电阻时制备的样品比无外电阻时制备的样品其耐腐蚀性能平均高出40%     

基于GDOES分析的磁控溅射制备钛膜工艺优化

采用辉光放电发射光谱(GDOES)测试分析方法研究了磁控溅射功率、工作气压、基片温度等工艺参数对钛膜厚度、密度、扩散层的影响。结果表明,在0.2 Pa工作气压条件下,在100～300 W范围内溅射功率与沉积速率呈近似线性关系;在溅射功率200 W条件下,工作气压在0.2～0.7 Pa范围内的沉积速率较为稳定,约为16 nm/min,而增大工作气压将显著降低钛膜密度,工作气压0.2 Pa对应的钛膜密度达到4.47 g/cm~3,而0.7 Pa对应的钛膜密度仅为3.26 g/cm~3;基片温度显著影响了钛膜与钼基片之间的扩散层厚度,在溅射功率200 W、工作气压0.2 Pa条件下镀膜300 min,基片温度100℃下的扩散层厚度为487 nm,250℃下则达到814 nm。     

钛钼合金膜制备及其吸氘性能

为提高中子管或中子发生器氚靶钛钼合金膜的吸氘性能,创新的采用钛靶和钼靶双靶磁控溅射方式在钼基片上循环沉积钛膜和钼膜,利用钛钼之间的注入与热扩散得到多层钛钼合金膜,利用辉光放电光谱仪(GDOES)研究了热扩散对多层(5层及10层)钛钼合金膜元素分布的影响。结果表明,500℃加热对合金膜中钛钼元素的均匀化扩散作用不明显,通过增大循环次数,减少每次循环各靶溅射时间,可有效提高合金膜的钛钼扩散程度。镀膜沉积循环次数由5次增加至10次,单次钛靶溅射时间由60 min降低至30 min,钼靶溅射时间由5 min降低至2 min,得到的合金膜钼元素含量峰值从39.5 at%降至8.24 at%,450℃下吸氘平衡时间从15 min降至6 min,平均氘钛比从1.05升至1.85。改进工艺后的钛钼合金膜,有效提高了合金膜的钛钼扩散程度及其吸氘性。     

冶炼工艺对镍铬精密电阻合金性能的影响

随着电子工业的飞速发展,各种电子设备集成化、精密化,因此拥有髙阻值、高精度的精密电阻合金受到越来越广泛的重视。针对国内精密电阻合金成品质量及性能较差的现状,采用VIM+ESR双联以及VIM+ESR+VAR三联冶炼工艺试制镍铬精密电阻合金,并最终制成厚度小于25μm的箔材和直径小于20μm的微细丝材。同时对这两种冶炼工艺制得样品的化学成分、加工性能、内部组织、力学性能以及电学性能进行对比分析,发现三联冶炼工艺试制合金的化学成分更纯,加工性能、力学性能、电学性能均有所提升。     

工艺参数对磁控溅射制备 TiO2 薄膜结晶性的影响

目的探究TiO2薄膜结晶性与工艺参数之间的规律。方法采用直流反应磁控溅射法,改变工艺条件(样品位置、溅射功率、氧气分压、是否开转架、沉积温度以及是否退火),在普通载玻片基底上制备TiO2薄膜,并利用XRD和SEM对不同工艺参数下获得的TiO2薄膜进行分析。结果在靶基距固定的情况下,仅改变样品悬挂的上下位置时,薄膜的结晶性差别不大。随着溅射功率在一定范围内增大,薄膜的结晶性越来越好(趋于锐钛矿晶型)。与氧气分压为5%时相比,10%时的薄膜结晶性更优;与开转架时相比,不开转架时薄膜的结晶性更优。沉积温度在300,350℃两者之间变化时,对薄膜的结晶性影响不大。退火后薄膜的结晶性优于未退火薄膜。结论样品位置、沉积温度对于TiO2薄膜的结晶性影响不大;氧气分压、是否开转架对TiO2薄膜的结晶性有一定影响;溅射功率、退火与否对TiO2薄膜的结晶性影响较大,并且退火后出现金红石相。     

本底真空对磁控溅射镍铬合金薄膜电阻的影响

目的研究本底真空对溅射镍铬合金薄膜性能的影响。方法在不同溅射时间下制备了不同厚度的镍铬合金薄膜,采用4、6、8、10 h不同的抽真空时间制备薄膜样品,并在空气、氮气及真空气氛中,对同一工艺条件下制备的镍铬合金薄膜样品分别在300、400、500℃下进行热处理,所有样品分别测试方块电阻。结果不同厚度的镍铬合金薄膜的方块电阻与薄膜厚度之间存在非线性关系,样品的方块电阻随着溅射前抽真空时间的增加而降低。在真空和空气中进行热处理的薄膜的方块电阻变化规律一致,而在氮气中的则相反。结论本底真空残留气体对镍铬合金薄膜的氧化是引起薄膜电阻率增大的主要原因,即射频磁控溅射镍铬合金薄膜被氧化而使电阻率增大,随着溅射时间的增加,残留气体影响减小,导致电阻率降低。前期抽真空时间大于9 h,靶材溅射清洗时间大于110 min时,制备的镍铬合金薄膜电阻率才趋于稳定。     

铁铬合金在塑性变形时温度对强化的影响

对当前在化工、石油等行业中广泛使用的耐蚀铁铬合金，在塑性成形中的主要工艺参数做了实验研究。在不同成形温度和变形程度下，其制件所得的机械性能相差较大，生产中可根据制件的要求，选择合理的工艺参数。     

磁控溅射中工作压强对钛膜沉积的影响

为了研究在磁控溅射工艺中溅射电流和溅射时间恒定的情况下,氩气工作压强的变化对钛膜在基底表面沉积的影响,通过用原子力显微镜分析钛膜的厚度和均方根粗糙度的方法来进行.结果表明:工作压强达到1.1Pa后, Ti膜的厚度及均方根粗糙度都随压强的增大而减小.由此说明,工作压强的变化对钛膜沉积有较大影响.     

溅射气压对铝合金表面HPPMS沉积钒薄膜摩擦学性能的影响

采用高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)技术,在铝合金基体上制备V薄膜。研究溅射气压对V薄膜相结构、表面形貌及摩擦学性能的影响。结果表明:不同气压下制备的V薄膜中的V相仅沿(111)晶面生长,其衍射峰强度先增强后减弱,当气压为0.5Pa时,衍射峰最强且择优取向最明显;同时,V薄膜表面质量最好,其表面粗糙度最小仅为0.267nm。室温下V薄膜样品的耐磨性能与基体相比有大幅提高,当气压为0.5Pa时,摩擦系数可由基体的0.57下降到0.28,磨痕表面无明显的剥落迹象,表现出最佳的摩擦磨损性能。经过200和300℃加热处理后的V薄膜样品的摩擦系数与基体相比具有稳定的低值,这是由于表面氧化造成的。     

磁控溅射Ti膜对AZ91镁合金耐磨耐蚀性能的影响

目的通过表面镀Ti膜提高AZ91镁合金的耐磨性能。方法通过直流磁控溅射方法在AZ91镁合金表面镀Ti膜,用拉伸实验法在电子万能实验机上测定薄膜的附着强度,用原子力显微镜观察薄膜与基体的界面形貌,并分析不同溅射参数时膜基的结合能力。通过湿摩擦实验分析两种试样的耐磨性能,采用Js M-670l F冷场发射型扫描电子显微镜观测两种试样磨损后的表面形貌。采用动电位极化曲线测试装置测得两试样的极化曲线,从而判定其耐腐蚀能力。结果通过直流磁控溅射方法制备的Ti膜和AZ91镁合金基体的结合能力与溅射时间有关,当溅射时间为6 min时,膜基结合能力最佳,但结合其他两项参数,所制备试样采用的时间应为4 min。AZ91镁合金镀Ti膜后磨损率降低,腐蚀电流降低,腐蚀电位升高。结论直流磁控溅射方法镀Ti膜提高了AZ91镁合金的耐磨耐蚀性能。     

碳钢基体磁控溅射SiC薄膜结合力研究

采用磁控溅射法在T10钢表面获得了SiC薄膜,并研究了溅射方式、工艺参数以及中间层对薄膜结合性能的影响.试验结果表明,采用功率为200 W射频法和时间为2 h的SiC/Ni-P双层薄膜结合力最好.     

铝合金双极板磁控溅射Ag掺杂类石墨薄膜表面改性研究

目的研究在铝合金样品表面制备Ag掺杂类石墨薄膜对样品导电、耐蚀性能的影响。方法采用磁控溅射离子镀技术,在6061铝合金表面沉积了Ag掺杂类石墨层,对样品微观形貌、接触电阻和电化学腐蚀性能进行了观察测试。结果类石墨薄膜厚度随着Ag靶电流的提高而增大。与铝合金基体相比,镀膜样品的接触电阻降低了2个数量级,腐蚀电流密度降低了2~3个数量级。Ag靶材电流为0.04 A时,镀膜样品接触电阻(1.5 MPa压强)为1.93 m?·cm~2,腐蚀电流密度低至10~(-5.5) A/cm~2数量级。结论沉积有Ag掺杂类石墨薄膜的样品达到了极低的表面接触电阻与较低的腐蚀电流密度,使镀膜后的铝合金样品具有优异的导电性能与较好的耐腐蚀性能。     

锆合金表面磁控溅射与多弧离子镀Cr涂层的高温抗氧化性能

为了研究磁控溅射(MS)和多弧离子镀(MAIP)技术制备Cr涂层的高温抗氧化性能,分别在锆合金表面制备厚度约5μm的Cr涂层。利用氧化动力学曲线对比研究800℃条件下涂层的高温抗氧化性能,利用SEM、XRD、EDS分析涂层表面形貌和相结构。结果表明:磁控溅射和多弧离子镀Cr涂层均能显著提高锆合金的高温抗氧化性能;磁控溅射Cr涂层表面光滑、致密,但涂层表面存在一定数量的孔洞,占涂层表面积0.40%,氧化7 h后涂层表面出现裂纹,单位面积氧化增重6.434 mg/cm2;与磁控溅射Cr涂层相比,多弧离子镀Cr涂层不再有(211)单一择优取向,Cr涂层厚度均匀,表面平整,膜/基界面分明,孔洞相对较少,占涂层表面积0.21%,氧化7 h后涂层表面依然致密,单位面积氧化增重5.616 mg/cm2,高温抗氧化性能优于磁控溅射Cr涂层。     

钛酸铋薄膜的磁控溅射及其退火处理

采用射频磁控溅射技术,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了钛酸铋(Bi4Ti3O12,简称BIT)薄膜。研究了衬底温度及后续退火处理对薄膜结构和表面形貌的影响。结果表明:适宜的衬底温度为200℃。随着退火温度(650~800℃)的升高,BIT薄膜的结晶性变好,晶粒尺寸增大,c轴取向增强。当退火温度达到850℃时,开始出现焦绿石相;700~800℃为适宜的退火温度,在此条件下得到的BIT薄膜结晶良好,尺寸均匀,表面平整致密。     

功率对磁控溅射TbDyFe薄膜磁致伸缩性能的影响

采用直流磁控溅射工艺制备TbDyFe磁致伸缩薄膜，通过考察薄膜成分及其微结构，分析研究了溅射功率对薄膜磁致伸缩性能的影响。结果表明，同一薄膜内部成分相当均一，但不同溅射功率条件下的薄膜成分相异。溅射功率较低，薄膜内部微柱状体结构导致了磁各向异性的产生，磁致伸缩性能下降；溅射功率提高到120W，微柱状体结构消失，薄膜内部趋于均一连续，磁致伸缩性能较好。     

磁控溅射沉积钌薄膜的微观结构及生长过程

采用射频磁控溅射,通过改变基底温度、溅射时间、基底形貌,制备不同参数的钌薄膜。结果表明,该工艺制备的钌薄膜均没有明显的择优取向。随着溅射温度的升高,薄膜的致密性不断提高,表面由平整向起伏型结构转变,晶粒尺寸出现先增大后减小的趋势。随着溅射时间的增加,晶粒尺寸小幅增加,晶粒由圆形状演变为致密的长条状。在表面形貌较平坦的基底上更易获得光滑而致密的钌薄膜。在此基础上,研究并讨论了不同基底形貌上钌薄膜的生长方式。     

轴承钢磁控溅射TiN涂层工艺参数对其性能的影响

目的研究磁控溅射工艺参数,包括溅射功率、溅射时间,对TiN涂层轴承钢表面性能的影响。方法采用磁控溅射技术,固定其他工艺参数不变,分别以溅射功率和溅射时间为变量,在轴承钢GCr15表面镀制TiN膜层,并测定硬度,进行摩擦磨损试验。结果固定溅射功率为200 W,随镀膜时间的延长,硬度和耐磨性呈递减趋势,镀膜时间为5~10 min时,硬度值达345.23~353.88HV,摩擦磨损量为2.9~3.4 mg。固定镀膜时间为30 min,随着溅射功率从70 W增大至200 W,硬度与耐磨性也呈递减趋势,溅射功率为100 W时,硬度值可达577.91HV,摩擦磨损量为0.9 mg。结论溅射功率的影响占主导地位,且溅射功率不宜偏高。欲提升材料表面硬度和耐磨性能,溅射功率取100 W,镀膜时间取30 min最为适宜。