RF-PCVD低温沉积无色透明类金刚石保护膜的工艺研究

采用磁约束增强射频辉光放电等离子体辅助化学气相沉积法(RF-PCVD)低温沉积出无色透明的类金刚石保护膜(DLC),主要研究了炉压P0、射频功率Pf、自生负偏压Uz、磁感应强度B、电极间距d、反应气体、镀膜时间t等工艺参数对成膜的影响.试验结果表明,外加磁场B制约了带电粒子逃逸出电极空间,提高了反应气体的离化率及等离子体浓度和活性,并使非独立变量Pf和Uz成为独立变量,有利于工艺调节.当极间距大时,需适当提高Pf,Uz和C-H流量才可得到无色、较硬的DLC膜.在比功率密度大于0.009 W.cm-2.Pa-1、C-H浓度即体积分数0.9%~1.4%及膜厚小于90nm的条件下,可沉积出无色透明、硬度较高的DLC膜.     

等离子体化学气相沉积的布气装置之设计

推导了在设计真空镀膜设备时,计算镀膜室内布气管的直径和出气孔孔径的公式,di=[d-41-D-4L∑im=2(n+1-m)/(h+10-6Bq)]-1/4,以达到均匀布气的目的.给出了在等离子体化学气相沉积设备中的计算实例及应用情况,实践证明,用此公式设计真空镀膜均匀布气装置是可行的.     

甲烷浓度对金刚石膜表面形貌及其热导率的影响

以甲烷为碳源气体,用直流等离子射流法制备了金刚石膜.研究了不同甲烷浓度对金刚石膜的表面形貌和热导率的影响.结果表明,在甲烷浓度φ(CH4)为1.5%时,可以获得较高热导率的金刚石膜.     

真空阴极电弧沉积碳氮膜的研究

以氮气为反应气体,用真空阴极电弧沉积法沉积了CNx膜,并利用金相显微镜、Auger电子谱仪、FTIR及XRD对其进了分析.结果表明真空阴极电弧沉积法可以制备含N量高、具有C≡N键和C-N键并含有晶态C3N4的CNx膜.     

WC/DLC纳米多层膜微观结构研究

阳极层流型气体离子源与非平衡磁控溅射复合技术沉积制备WC/DLC纳米多层膜,并在膜/基间设计了中间过渡层.用扫描电镜、拉曼光谱仪、光电子能谱仪、X衍射仪、透射电镜、干涉显微镜等,对WC/DLC纳米多层膜的微观形貌结构进行分析研究.结果表明:沉积的WC/DLC膜层表面致密、光滑细腻;多层调制周期在3～4 nn,多层界面不清晰,形成渐变过渡界面.WC/DLC膜中主要是sp2键中掺杂有一定量的sp3键,WC则以纳米晶结构弥散分布在DLC之中.     

离子束辅助中频反应溅射 (Cr,Ti,Al)N薄膜的研究

为了提高工模具的服役性能,采用中频反应溅射,无灯丝离子源辅助的方法沉积了(Cr,Ti,Al)N多元硬质薄膜.分别用电子能谱、X-射线衍射、显微硬度计、划痕仪和干涉显微镜分析了薄膜的成分、相组成、硬度、膜/基结合力及膜层厚度.结果表明用此法制备的薄膜为含有多相结构的(Cr,Ti,Al)N多元硬质膜,晶粒细小,沉积速率快,显微硬度高达35 GPa,结合强度高度达80 N,综合性能优异.     

钛及常用钛合金离子氮化工艺及其应用

本文介绍了各种工艺参数对钛及常用钛合金离子氮化过程影响的基本规律,首次提出了离子氮化条件下氮在钛及常用钛合金中的扩散系数与温度的函数关系式:D_(Ti(α))=1.05×10~(-2)exp(-15900/T);D_(Ti(β))=2.14×10~(-3)exp(-13300/T);D_(TC_4(α+β))=9.33×10~(-3)exp(-16400/T);D_(TA_7(α))=1.59×10~(-2)exp(-15750/T)。根据这些结果,可以制定合理的钛材离子氮化工艺。研究表明,通过工艺参数的恰当选择,能够有效地控制氮化层的成分结构,从而获得所期望的性能组合。按照新工艺条件对钛材施行离子氮化处理,在保持基体韧性的前提下,钛材的表面硬度可提高3～10倍,耐磨性能可提高几倍至几十倍,摩擦系数可降到原来的1/2～1/5,在盐酸等还原性介质中的耐腐蚀性能可提高几十倍乃至上千倍。离子氮化过的钛部件适宜在动负荷、摩擦力和腐蚀性介质三者同时存在的苛刻环境中长期工作。本文还介绍了钛及钛合金离子氮化部件自1977年以来的应用概况及典型用例,并且展示了该工艺所具有的良好经济效果。     

阴极电弧沉积TiN薄膜研究

对真空阴极电弧沉积TiN装饰膜的沉积工艺和膜层性能的关系进行了研究。结果表明:适当选择N_2分压和负偏压对于改善基体表面离子轰击清洗效果、减少液滴分布、保证膜层颜色和提高膜层耐蚀性至关重要。另外,X射线织构分析表明:(220)织构随负偏压加大而增加,而(111)织构则随N_2分压增大而增加,这可由离子轰击诱导织构效应解释。