1kA高功率脉冲磁控溅射电源研制及试验研究

高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)以其在真空镀膜上更大的优势而越来越受到重视,高压大电流电源是实现HPPMS的关键因素。本文研制了1000 A高功率脉冲磁控溅射电源,给出了电源框架图和主电路拓扑结构图。对脉冲部分采用仿真分析探索大模块IGBT的不均流因素,结果表明驱动一致性是影响均流的关键原因之一;分析了大电流时IGBT两端电压过冲问题,采用RCD吸收和续流回路能有效抑制电压过冲,使电压过冲在正常安全范围内。用所研制的电源进行等离子体负载实验,运行良好,为性能优异薄膜的制备奠定硬件基础。     

用于等离子体离子辐照的新型阶梯型脉冲高压电路研制

为满足等离子体离子辐照和复合表面改性处理技术的发展,提出了基于Marx发生器,通过调节驱动信号延时,实现放电IGBT开关不同时导通,从而获得阶梯型脉冲高压输出的电路设计思想,并验证了其可行性.试验结果显示,该电路可输出脉冲峰值电压10 kV,峰值电流30 A,脉冲宽度3～30μs,脉冲频率20～500 Hz,最大电压阶...     

低气压下占空比对细长管空心阴极辉光放电电流的影响

为了在细长管内壁获得性能良好质地均匀的膜层,本文在低气压条件下、采用细长管作真空阴极进行空心阴极辉光等离子体放电.通过研究对多种气氛(纯Ar、纯N2、氮气氩气混合)下平均电流、电流峰值的实时测量对比了不同脉冲占空比条件下等离子体放电流,讨论和分析了多气氛下改变占空比所带来的影响.实验结果显示使用频率为40 kHz的脉冲...     

三角形铝件微弧氧化膜层不均匀之因探讨

微弧氧化膜层表面不均匀会对其应用产生影响,过去对其产生的原因研究很少.利用自制的微孤氧化电源在恒压模式下于硅酸盐电解液中对边长为100mm的正三角形纯铝件进行微弧氧化处理,利用涡流测厚仪、SEM分析以及电化学分析等对三角形顶角区域、边缘中心区域和中心区域的膜层厚度、形貌和性能不均匀性进行了表征.结果表明:微弧氧化层的相...     

高功率脉冲磁控溅射氩氮比对ZrN薄膜结构及性能的影响

采用高功率复合脉冲磁控溅射的方法(HPPMS)在不锈钢基体上制备ZrN薄膜,对比DCMS方法制备的ZrN薄膜,得出HPPMS制备的薄膜表面更平整光滑、致密,既无空洞、又无大颗粒等缺陷。Ar/N对薄膜相结构及硬度、耐磨耐蚀等有较大影响。XRD结果显示,薄膜主要以ZrN(111)和ZrN(220)晶面择优生长,并呈现出多晶面竞相生长的现象。制备的ZrN薄膜的硬度最高可达33.1 GPa,同时摩擦系数小于0.2,耐腐蚀性也有很大提高,腐蚀电位比基体提高了0.27 V,腐蚀电流下降到未处理工件的1/5。存在一个合适的Ar/N比,使得制备的ZrN薄膜具有较好的耐磨性和耐腐蚀性。     

脉冲偏压幅值对TiN／TiAlN多层薄膜微观结构和性能的影响

采用电弧离子镀的方法,通过改变脉冲偏压幅值在M2高速钢表面制备了TiN／TiAlN多层薄膜,研究了脉冲电压幅值TiN／TiAlN多层薄膜微观结构和性能的变化。随着脉冲偏压幅值的增加,薄膜表面的大颗粒数目明显减少。EDX结果表明,脉冲偏压幅值的增加还引起Al／Ti原子比的降低。TiN／TiAlN多层薄膜主要以（111）晶...     

长方体三维工件的高度变化对等离子体离子注入动力学影响研究

采用三维PIC模型仿真研究了等离子体浸没离子注入过程中工件高度变化对鞘层扩展动力学和离子注入效果的影响。模拟结果表明,随着工件高度减小,中心水平截面内鞘层扩展速度明显下降,鞘层最终尺寸也明显减小。随着工件高度减小,工件上表面的注入剂量峰幅值明显增大,表面注入剂量均匀性则显著下降。随着工件高度减小,工件上表面的离子垂直入射面积和高能离子注入面积略有减小。这是由于工件高度减小造成鞘层曲率半径减小,弯曲的鞘层增大了离子聚焦现象将更多离子聚焦注入到工件边角附近位置。随着工件高度减小工件侧壁上的注入剂量峰幅值明显增大,而且工件棱线上的剂量数值也显著增大,且均匀性更好。     

HiPIMS电源的设计基础及研究进展EI北大核心CSCD

作为高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术的核心组成部分,HiPIMS电源在很大程度上决定着HiPIMS技术的研究进展和应用潜能。关于HiPIMS电源的研究整体上可以分为三个部分,分别是AC-DC功率变换器的研究、DC-DC功率变换器的研究以及HiPIMS功率负载的研究。其中,功率变换器是HiPIMS电源的直流供电端,技术特征依赖于脉冲电源共性技术,而功率负载部分则与HiPIMS放电模式相互影响。在综述脉冲电源的核心技术高动态响应、低输入电流纹波、高电压增益、高性能功率校正因数等研究现状的基础上,进一步总结基于HiPIMS放电特性的脉冲功率负载设计的研究现状,并展望HiPIMS电源亟待解决的关键问题,最终得出大功率HiPIMS电源需要从电力电子技术和等离子体物理技术两方面同步开展研究,指出基于真空等离子体物理特性的复合脉冲放电技术,将成为HiPIMS电源技术跳跃发展的必由之路。通过HiPIMS电源的设计基础及研究进展,为HiPIMS电源的进一步发展提供一定参考。     

功率超声波在焊接领域中的应用

本文介绍了功率超声波在焊接领域中的应用。     

10m长管道内壁类金刚石薄膜沉积及性能*

工业生产过程中管道内壁经常受到输送物质的腐蚀和磨损，对管道内壁进行涂层防护十分必要，而目前鲜有在大长径比管道内壁镀膜的报道，且缺乏对大长径比管道内壁膜层性能的研究。采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术在直径 100 mm、长 10 m 管道内壁沉积类金刚石（DLC）薄膜，并研究管道内工作气体的等离子体放电辉光光谱、膜层表面亮度、 水静态接触角、硬度、摩擦因数和拉曼光谱等。结果表明：管道内等离子体光谱显示管内等离子体中有 Ar⁺ 和乙炔分解成的 C₂、H 和 CH；膜层表面的亮度 L*最高达到 37.4 和色差 ΔE*最大 1.9，膜层拉曼光谱结果表明靠近管道两端和中间位置膜层的 I_D / I_G均匀，膜层水静态接触角显示靠近管道两端的膜层接触角略小；靠近管道两端膜层硬度相比中间位置的膜层硬度高， 并且磨损测试中膜层均未出现破损剥落，膜层具有高的耐磨性。试验实现了在大长径比的管道内壁沉积耐磨损的 DLC 膜层， 为长管道内壁均匀镀膜提供了理论支持和技术指导。