等离子增强磁控溅射工艺对CrN涂层结构及性能影响的研究

发布时间：2021-03-05 23:20

　　CrN涂层在机械工业具有广泛应用,但传统磁控溅射技术制备CrN涂层存在离化率低、硬度低等缺点。等离子增强磁控溅射技术（PEMS）显著提高了等离子体密度的问题,可制备致密性好、硬度高及耐磨性好的CrN涂层,但工艺参数对PEMS制备CrN涂层结构及性能影响的研究还有待深入,本文研究了不同偏流及N₂流量对等离子增强磁控溅射技术制备CrN涂层结构及性能的影响。结果表明:1)随着偏流的升高,CrN涂层更加致密且柱状晶更细。涂层相从Cr经过Cr₂N向CrN转变;沉积速率先降低后基本不变;低偏流下的结合力高于高偏流下结合力;硬度（H）、等效杨氏模量（E*）、H/E及H³/E*²随偏流升高而升高,在3.0 A时达到最大值,在3.0 A后变化不大;摩擦系数先升高后降低,1.5 A时取得最大值6.10 nm且涂层磨损率先降低后基本不变;但在6.0 A时摩擦系数最大值接近,偏流4.5 A时磨损率低、硬度及弹性模量接近最大值,获得最优的综合性能。2)随着N₂流量的升高,涂层从Cr相逐步过渡至CrN相;... 

【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

阴极电弧离子镀装置示意图(田飞，2009)

殆尽的电子会在电场 E 的作用下飞向接地的真空室壁而被中多种分类方式：分布，磁控溅射可分为平衡磁场磁控溅射和非平和磁场磁控溅 1-3（王明磊，2016）。两者区别在于靶材后磁场布置从而使同。平衡磁场的区域控制在靶材附近 50 mm-60 mm 左右，等靶材表面；非平衡磁控溅射磁场控制区域能延伸至整个真空室区域延伸至基体处，这样不仅提高了气体离化率而且处在等离粒子轰击有助于形成致密均匀及结合力高的涂层。磁控溅射的缺点：等离子体密度较低，在较低的反应气体的流靶中毒”；等离子产生源只有靶材，在离子清洗的同时不得不工件表面清洗不干净。为了解决传统磁控溅射（CMS）离化了等离子增强磁控溅射技术（PEMS）。

图 1-3 平衡和非非平衡磁场磁控溅射其原理图(王明磊，2016)Figure 1-3 Schematic diagram of balanced and non-flat magnetic field magnetron sputtering(Minglei Wang,2016)1.4 PEMS 的原理及特点.4.1 PEMS 原理等离子增强磁控溅射（PEMS）是在传统的磁控溅射设备中加上一个电子源如加热的钨丝或者空心阴极管作为电子发射源的技术，本文采用了简单的丝。在钨灯丝（加直流负偏压~100 V）和真空壁（接地）之间施加直流放电(DC Discharge Power Supply)。同时，在钨丝上加载使钨灯丝产生热电子的压大电流的交流电的加热电源(电压 20~30 V，电流 10A~24A)。产生的热电直流放电电压的作用下向真空壁飞去，并于与真空室内的中性气体(Ar，N2


本文编号：3066029