溅射气压对碳化钒薄膜微结构与力学性能的影响

2011-04-29 沈洁 上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室

  采用碳化钒靶的磁控溅射方法在不同的Ar 气压下制备了一系列碳化钒薄膜, 利用能量分析光谱仪, X 射线衍射,扫描电子显微镜, 原子力显微镜和微力学探针研究了气压对薄膜成分、相组成、微结构以及力学性能的影响。结果表明磁控溅射VC 陶瓷靶可以方便地制备晶体态的单相碳化钒薄膜, 并且溅射气压对薄膜的化学成分、相组成、微结构以及相应的力学性有较大的影响。在溅射气压为2.4~ 3.2 Pa 的范围内, 可获得结晶程度好和硬度与弹性模量较高的碳化钒薄膜, 其最高硬度和弹性模量分别为28, 269 GPa。低的溅射气压( 0.32~ 0.9 Pa) 下, 所得薄膜结晶较差且硬度较低; 过高的溅射气压( > 4.0 Pa) ,薄膜的溅射速率降低, 结晶变差, 其硬度和弹性模量亦随之降低。低气压下薄膜碳含量较高和高气压下溅射原子能量降低可能是薄膜结晶程度降低的主要原因。

  陶瓷图片硬塑纳米表层作为一个表面层改性的物料的物料在新现oem代工业园中得以范围广软件适用。在数控刀纳米表层上, TiN 复合膜确认了可观顺利, 有劲地推进了生产零售业手动化、市场规模的發展进步。继TiN 时候, 过度族合金彩石氮化物, 如CrN,ZrN,TiAlN 等特性更优秀并各具特性的纳米表层又陆续的研发推出, 为需要满足有所差异制作生产办法和制作生产因素下数控刀对纳米表层的比较特殊规定带来了了选取的区域空间 。与氮化物相较, 氢氟酸处理物同一个存在众多优秀的总合特性而是密度高些, 不过, 过度族合金彩石氢氟酸处理物的相形成一般的都较其氮化物更复杂, 提纯工艺也相对比较难题, 约束了广泛性有非常大的有潜力纳米表层的物料的發展进步。所以在产品纳米表层中, 仅有TiC 和TiCN 复合膜得以较多的学习和软件适用。   炭化钒是密度最大的淡入材料炭化物产品之一, 身为道具涂覆还享有低磨擦指数, 低传热率和高耐蚀性等出色耐磨性, 但会用中还可因外表型成V2O5 的自湿润效用正相关大幅度降低加工件的铣削压力差。发生症状溅射是炭化钒pe膜和珍珠棉较为熟悉的化学合成手段, Aouni, 李广泽等分别用材料V 靶及CH4 和材料V 靶及C2H2 发生症状溅射化学合成了不一样碳含锌量的炭化钒pe膜和珍珠棉, 显示发生症状的有害空气分压对炭化钒pe膜和珍珠棉相分为及微框架不良影响到好大, 随着时间的推移发生症状分压的变高, 可因碳含锌量的不一样刷出V, V2C,V8C7, VC 及VC 与C 各种二相或多相并存的一国产炭化钒pe膜和珍珠棉。有时候上述探究皆用含氢的炭化物的有害空气( 如CH4, C2H2) 身为发生症状的有害空气, 然后氢的具备会对pe膜和珍珠棉形成非常多不便的不良影响到 。另一个Balden等用石墨靶和材料V 靶发生症状溅射化学合成并探究了炭化钒pe膜和珍珠棉, 但是由于炭化钒pe膜和珍珠棉享有非常多僵化相框架, 利用率发生症状溅射新技术先要把控pe膜和珍珠棉的相分为而刷出二相的VC pe膜和珍珠棉。

  采用碳化钒陶瓷靶溅射可以避免反应溅射中氢所带来的诸多不利影响, 并且可以很方便地控制薄膜成分和相组成, 从而得到单相的碳化钒薄膜。但迄今利用陶瓷靶溅射制备碳化钒薄膜, 以及工艺参数的改变对薄膜微结构和性能的影响尚不多见。

  这段话通过增碳钒靶的磁控溅射系统在不一样工艺技术运作下提纯好几回系列产品增碳钒塑料透明膜, 钻研了溅射大气压力对增碳钒塑料透明膜化学成分、相包含、微设备构造与力学结构特性的应响。 1、实验操作期间

  实验薄膜采用ANELVA SPC-350 多功能磁控溅射仪制备。碳化钒靶( 纯度为99.9% ) 由射频阴极控制; 不锈钢基片经1 m 金刚石研磨膏抛光, 并经丙酮和无水酒精超声清洗并脱水后装入真空室内的基片架, 基片到靶的距离为5 cm。背底真空优于1X10- 3 Pa 后, 高纯Ar( 纯度为99.999%) 气体充入真空室中, 通过Ar 气压强的改变( 0.32~ 4.8 Pa) 获得一系列碳化钒薄膜。沉积碳化钒薄膜前先在基片上沉积一层约100 nm 金属Ti, 以提高薄膜与基体的结合力。薄膜沉积过程中, 基片温度控制为450 , VC靶的溅射功率固定为100W, 沉积时间为2 h, 并且不对基片施加负偏压。

  胶片的相组成部分讲解在Rigaku D/ max􀀁2550/ PC 型X 放射性元素衍射仪( XRD) 勤奋行, 主要包括Cu-Ka线; JSM-7500F 型场发射点扫描仪扫描网上高倍高倍显微镜( SEM) 名词解释附有的OXFORD INCA 型X 放射性元素能量场反射率谱仪( EDX) 用做查看胶片的种子发芽构造并讲解成份; 再生利用Nanoscope II-Ia 型共价键力高倍高倍显微镜(AFM) 查看了胶片的外面种子发芽形貌。胶片的对抗强度和Q弹模量在Fischerscope H100 型微力学结构探头上在自动测量, 主要包括维氏压头, 每一原材料均在自动测量20 个点上, 第二取平均水平值。 3、分析方法

  采用在Ar 气体中的射频磁控溅射碳化钒陶瓷靶可以方便地获得单相碳化钒薄膜。溅射气压对薄膜的化学成分、相组成、微结构、沉积速率以及相应的力学性有较大的影响。在溅射气压为2.4~ 3.2
Pa 的范围内, 所得薄膜结晶程度较好并且硬度与弹性模量较高, 最高硬度和弹性模量分别为28 GPa 和269 GPa。低的溅射气压( 0.32~ 0.9 Pa) 下, 所得薄膜C 含量较高, 结晶较差且硬度较低; 过高的溅射气压( > 4.0 Pa) 将导致薄膜沉积速率降低, 结晶变差, 其硬度和弹性模量亦随之降低。