磁控溅射TiNC系列可穿戴装饰薄膜及其颜色控制

发布时间：2017-06-08 15:13

  本文关键词：磁控溅射TiNC系列可穿戴装饰薄膜及其颜色控制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着可穿戴设备的不断普及,人们对产品表面质量的体验要求越来越高,可穿戴装饰薄膜向着高质量、功能化和彩色化的方向发展。TiNC系列可穿戴装饰薄膜是在纯TiN薄膜沉积的基础上掺杂C元素,可以得到深黄、棕色、咖啡色、紫色、黑色等颜色系列可穿戴装饰薄膜。除此之外,该系列薄膜具有耐磨、耐腐蚀、色彩鲜艳、生物相容性好等特点,在可穿戴薄膜领域具有极好的应用前景。在TiNC系列可穿戴装饰薄膜的工业生产中,薄膜颜色的控制是每一款产品必须经历的开发过程。本文采用中频非平衡反应磁控溅射法成功制备出了一系列TiN和TiNC多层梯度可穿戴装饰薄膜,采用分光测色仪测出各种工艺参数实验条件下的颜色参数。通过对薄膜颜色参数的分析,结合扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)测试手段对薄膜成分进行分析,研究颜色层沉积阶段反应气体中N2和C2H2气体流量变化以及颜色层沉积时间等工艺参数对薄膜颜色的影响规律,以实现对TiNC系列可穿戴装饰薄膜颜色的精确控制。通过研究发现:(1)N2流量对薄膜的黄度值影响较大,随着N2流量的增加黄度加深,薄膜颜色呈现浅黄-金黄-深黄的变化规律。(2)延长TiN薄膜颜色层沉积稳定时间也可以实现颜色由浅黄到深黄的变化规律,随着稳定时间的延长薄膜黄度值b*和红度值a*均增大,亮度值L*减小。(3)N2流量超过一定值、稳定时间过长、N2流量起始值过大或加气速度过快均会出现溅射靶材中毒现象,靶材中毒时等离子体辉光泛红,a*值急剧增大,L*值急剧下降,薄膜发红变暗。(4)通过向反应气体中加入C2H2可以实现TiN薄膜的C原子掺杂,掺杂后的TiNC薄膜红度值a*明显增大,薄膜向赤黄的方向转变,从而拓宽了TiN系列装饰薄膜的颜色实现范围。(5)随着C2H2流量增加和TiNC颜色层稳定时间的延长,薄膜颜色呈现金黄-深黄-棕色-咖啡色-紫色-黑色的变化规律,通过调整颜色层稳定时间可以实现颜色的有效控制。(6)不同工艺条件下的薄膜颜色值变化曲线呈现先缓后急的指数函数式变化规律,随反应气体流量增加或稳定时间的延长薄膜颜色先缓慢加深,随后变化速度加快。(7)通过对不同颜色的TiNC薄膜成分进行分析,发现薄膜颜色与薄膜成分中金属Ti含量存在对应关系,随着薄膜成分中金属Ti所占的比例降低薄膜颜色逐渐加深。(8)综合对比不同工艺条件下的TiN和TiNC系列装饰薄膜颜色变化规律以及膜层中成分变化规律,研究认为TiN和TiNC等化合物生成机理主要发生在靶材表面,然后通过溅射作用沉积到基底表面。而靶材表面TiN和TiNC化合物的生成会急剧减小金属Ti成分的溅射比例,从而导致膜层颜色的指数式变化规律。(9)各项性能测试结果表明,采用中频非平衡磁控溅射法制备的多层可穿戴TiN和TiNC装饰薄膜表面光滑,膜层致密,膜基结合力强,具有优异的耐磨和抗腐蚀性能。
【关键词】：TiN薄膜 TiNC薄膜 磁控溅射 可穿戴装饰薄膜
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ134.11;TB383.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-25
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 可穿戴装饰薄膜介绍12-21
• 1.2.1 可穿戴装饰薄膜的定义12-13
• 1.2.2 表面装饰技术方法13-16
• 1.2.3 可穿戴装饰薄膜的性能要求16-17
• 1.2.4 可穿戴装饰涂层的沉积方法及其研究进展17-21
• 1.3 TiNC系列可穿戴装饰薄膜的性能特点及其研究进展21-23
• 1.4 论文的研究目的和内容23-25
• 1.4.1 论文研究的目的23-24
• 1.4.2 论文的研究内容24-25
• 第2章 实验设备及性能测试仪器25-35
• 2.1 SP-1215型镀膜机25-29
• 2.2 本装置所涉及的镀膜技术29-31
• 2.2.1 多弧离子镀技术29
• 2.2.2 非平衡磁控溅射镀膜技术29-30
• 2.2.3 中频孪生靶磁控溅射镀膜技术30-31
• 2.2.4 多弧离子镀与磁控溅射复合镀膜技术31
• 2.3 分光光度计31-32
• 2.4 扫描电镜-能谱仪（SEM-EDS）32-33
• 2.5 膜厚测量仪33-35
• 第3章 N_2对TiN薄膜颜色的影响35-51
• 3.1 颜色的产生与测量35-40
• 3.1.1 可见光35-36
• 3.1.2 颜色的产生36-37
• 3.1.3 色度学37-40
• 3.2 TiN多层梯度装饰薄膜的制备40-42
• 3.3 实验设计42-43
• 3.4 N_2流量对薄膜颜色的影响43-46
• 3.5 N_2加气速度对薄膜颜色的影响46-47
• 3.6 颜色稳定层沉积时间对薄膜颜色的影响47-49
• 3.7 本章小结49-51
• 第4章 C_2H_2对TiNC薄膜颜色的影响51-59
• 4.1 TiNC装饰薄膜薄膜的制备52
• 4.2 实验设计52-53
• 4.3 C_2H_2浓度对TiNC薄膜颜色的影响53-55
• 4.4 颜色稳定层沉积时间对TiNC薄膜颜色的影响55-56
• 4.5 薄膜成分分析56-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第5章 TiNC可穿戴装饰薄膜使用性能测试59-67
• 5.1 力学性能测试59-65
• 5.1.1 附着力测试59-61
• 5.1.2 耐磨防刮性能测试61-65
• 5.2 耐腐蚀性能测试65-66
• 5.3 本章小结66-67
• 第6章 结论67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-75
• 攻读硕士期间已发表的论文75

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李云良;田振辉;谭惠丰;;屈曲薄膜振动分析[J];工程力学;2008年11期

2 肖潇;关富玲;程亮;;基于能量动量方法的空间薄膜结构的展开分析[J];工程力学;2011年04期

3 谭惠丰;余建新;卫剑征;;空间薄膜结构动态测试研究最新进展[J];实验力学;2012年04期

4 王灿;门玉涛;李林安;;含有界面裂纹薄膜的有限元分析[J];科学技术与工程;2007年16期

5 徐彦;关富玲;;可展开薄膜结构折叠方式和展开过程研究[J];工程力学;2008年05期

6 谭惠丰;李云良;;薄膜后屈曲振动行为分析[J];哈尔滨工业大学学报;2011年S1期

7 立早;硬质炭薄膜的制造技术[J];新型碳材料;1991年02期

8 姜训勇,徐惠彬,蒋成保,宫声凯;形状记忆薄膜的研究进展[J];材料导报;2000年07期

9 刘文元;李驰麟;傅正文;;含氮磷酸锂薄膜在空气中的稳定性[J];物理化学学报;2006年11期

10 肖秀娣;董国平;余华;范正修;贺洪波;邵建达;;倾斜沉积制备雕塑薄膜的研究进展[J];稀有金属材料与工程;2008年08期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 饶正清;杨庆山;;薄膜结构褶皱处理方法[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年

2 薛峰;苟晓凡;周又和;;磁性夹杂/超导薄膜结构力学特性研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

3 辛煜;方亮;陆新华;甘肇强;康健;叶超;程珊华;宁兆元;;微波ECR-CVD的宏观参数对a-C:F膜结构的影响[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年

4 姬洪;;探索在普通衍射仪上分析薄膜的途径[A];第八届全国X射线衍射学术会议论文集[C];2003年

5 杨易;金新阳;杨立国;;薄膜结构风荷载数值模拟的新方法和应用[A];第十四届全国结构风工程学术会议论文集（下册）[C];2009年

6 宋昌永;沈世钊;;薄膜结构的形状确定分析[A];第六届空间结构学术会议论文集[C];1996年

7 王友善;王长国;杜星文;;薄膜充气梁的皱曲行为分析[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集（下册）[C];2008年

8 宋昌永;王树斌;;薄膜结构中索滑动对结构性能的影响[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2001年

9 马平;胡建平;唐明;邱服民;王震;于杰;;高功率激光薄膜及相关检测技术[A];中国工程物理研究院科技年报（2005）[C];2005年

10 魏玉卿;尚仰宏;;空间薄膜结构张拉系统优化设计[A];中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 吕军锋;薄膜表面极性火焰处理技术的原理及其特点[N];中国包装报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王长国;空间薄膜结构皱曲行为与特性研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

2 罗胜耘;磁控溅射制备多层TiO_2薄膜的光电化学特性研究[D];复旦大学;2014年

3 秦国平;铟（铜）-氮共掺p型氧化锌薄膜的制备和性能研究[D];重庆大学;2015年

4 何剑;氢化非晶硅薄膜结构及其物理效应[D];电子科技大学;2015年

5 刘涛;纳米铁磁金属粉体及铁氧体薄膜微波磁共振特性研究[D];电子科技大学;2014年

6 杨蒙蒙;VO_2外延薄膜的制备和相变机理研究[D];中国科学技术大学;2015年

7 张化福;纳米氧化钒薄膜的低温制备及结构与相变性能研究[D];电子科技大学;2014年

8 王从磊;可压缩流与充气薄膜结构耦合作用流场特性[D];南京航空航天大学;2015年

9 郝桂杰;射频集成纳米软磁薄膜的性能和应用研究[D];电子科技大学;2015年

10 赵昊岩;溶液法制备有机晶态薄膜及其晶体管特性研究[D];清华大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张美杰;射频磁控溅射制备金属/CrN薄膜及其特性研究[D];延边大学;2015年

2 王艳艳;液相法制备Ti0_2和Cu_2S薄膜的摩擦学性能的研究[D];青岛理工大学;2015年

3 台运东;高功率脉冲磁控溅射技术制备Ti-Cu薄膜及血小板粘附件为[D];西南交通大学;2015年

4 张旭;有机/无机杂化钙钛矿薄膜的制备及其性能研究[D];内蒙古大学;2015年

5 张锦莱;薄膜结构的屈曲与振动特性研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

6 王磊;低成本超疏液薄膜的制备及润湿性能研究[D];辽宁师范大学;2015年

7 张伟华;Ag负载对N掺杂TiO_2薄膜的光电及光催化性能的影响[D];太原理工大学;2016年

8 方仁德;CdS薄膜的化学法合成及成膜机制探讨[D];大连工业大学;2014年

9 文思逸;n型氧化亚铜薄膜的制备、掺杂及性能研究[D];景德镇陶瓷学院;2015年

10 杨鑫鑫;二氧化钒薄膜的制备及其性能的研究[D];南京大学;2014年

  本文关键词：磁控溅射TiNC系列可穿戴装饰薄膜及其颜色控制，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：432919