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直流磁控溅射离镀镀膜绕镀性规律研究
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IlllllllllllJlllrlllllllllllllllllrllullJlllI 摘要 Y2 347473．．．．．．．．．．．―．
论文题目：直流磁控溅射离子镀镀膜绕镀性规律研究
学科专业：材料学
研究生：马俊 签名：当!乏． 签名：錾丝弋
指导教师：时惠英教授 签名：Y陧筮 摘
要 本文采用直流磁控溅射离子镀设备在四种不同形状的样品上沉积Cr镀层，溅射时使
用一个靶材，工件架不旋转。采用扫描电子显微镜，分析镀层厚度的变化规律，观察Cr
镀层的微观组织结构差异。通过镀层厚度变化规律与显微组织的差异表征磁控溅射的绕镀
性。对不同位置镀层的力学性能与电阻率进行检测，研究位置差异对镀层性能的影响。最
后改变靶电流和偏压，研究电参数对磁控溅射绕镀性的影响。 分析结果表明：试样的位置、基片与靶材夹角对膜厚均匀性影响很大。在相同的镀膜
条件下，基片与靶材法线夹角Q越大，镀层厚度越大，靶基距120mm时，与靶材垂直的
面 21面 和与靶材平行的面 22面 膜厚差异为5倍，如有遮挡，膜厚差异增大。随
着靶基距增大，镀层厚度减小，但是镀层厚度差异变化不大。3拌试样和4群试样在靠近尖
角和凹槽处镀层厚度增大，凹槽内镀层厚度为无遮挡试样的一半。不同位置的镀层的微观
组织差异很大，试样与靶材法线夹角为900时镀层最为致密，试样与靶材法线夹角越小，
镀层组织越疏松，缺陷越多，晶粒倾斜角度也越大，如试样对镀料粒子有遮挡，镀层的缺
陷更加明显。镀层的硬度与电阻率与镀层显微组织相关，镀层致密度越高，晶粒越小，镀
层的硬度越高，电阻率越小，与靶材法线夹角为900时镀层的硬度与弹性模量最高，电阻
率最低。 靶电流的提高可明显提高镀层的厚度，同一位置
正在加载中，请稍后...主要镀膜颜色：黑钛金、玫瑰金、玫瑰红、香槟金、法国金、幻彩色、宝石蓝、咖啡色、古铜色、钛金、PVD、枪色、紫红色等&主要镀膜产品：不锈钢家具、展示架、不锈钢工程制品、门锁、拉手、工艺品、汽摩配改装件、灯饰、高尔夫球头等在公司雄厚的技术支持下，我们可以在不锈钢、钛合金、铜、锌合金等不同基材上沉积纯钛（&Ti&）、氮化钛（&TiN&）、碳化钛（&TiC&）、氧化钛（&TiO&）、氮钛化钛（&TiCN&）、纯铬（&Cr&）、氮化铬（&CrN&）、纯锆（&Zr&）、氮化锆（&ZrN&）等膜层。&&公司自主研发的镀膜系统保证了镀膜的颜色重复性好，具有进行大批量沉积膜层的生产能力。根据客户不同的要求，镀后产品有金黄色、银白色、蓝色、灰色等颜色；利用先进的膜层颜色控制系统，我们能在不损害质量的前提下沉积出各种流行色彩。采用离子镀膜，装饰品可以达到如下效果：外观：得到色彩绚丽、流行经典的颜色性能：不会变色、脱落、颜色保持性好经济：污垢不易覆在表面，洗刷简便环保：无污染，无毒性根据多年装饰镀膜实际生产的经验，一般常用的被镀材料和沉积膜层生产过程如下：1&）&不锈钢→&PVD不锈钢需经过抛光或拉丝或喷砂，然后清洗处理后，才可以进行&PVD&处理。2&）&铜→化学镀铬→&PVD铜基材料（黄铜、紫铜等经压铸、翻砂或型材）抛光电镀后，才适宜进行&PVD&处理。3&）&锌铝合金→化学镀铬→&PVD4&）&铁（钢）→化学镀铬→&PVD5&）&钛（&Ti&）→&PVD我们也可以根据您的要求，为您提供合适的膜层及其颜色。&联系人：张先生&手机：遵化市富森钛金设备有限公司是PVD离子镀真空镀膜设备的专业制造商。主要产品包括：①真空镀膜机、②离子镀膜机、③蒸发镀膜机④真空内层镀膜机（内镀机）⑤多弧（电弧）离子镀膜机、⑥中频磁控溅射镀膜设备、⑦直流（IP）磁控溅射镀膜设备、⑧太阳能集热管镀膜设备、⑨汽车轮毂及配件镀膜设备、⑩不锈钢镀膜机、11.各类模具镀膜机（支持大多数材料的模具）、12.防紫外线涂层设备（被镀膜产品可防紫外线）、13.环保不粘锅涂层机（免去化学镀膜的危害）产品技术特点：1、真空腔室的模块化设计和加工。通过此项技术提高了腔室设计和加工效率，提高了重大部件的加工质量和互换性，缩短了整条线的交货周期。2、使用高性能旋转阴极和中频电源，蒸发电流达到400A，大大提高生产效率及膜层性能；3、通过辅助5段供气，提高真空环境工艺气体分布均匀性，提高膜层质量；4、安装整体式模块化阴极屏蔽挡板，大大减少维修时间，降低维修成本。5、阴极采用隔离冷却装置，改变以往阴极磁钢因工作在循环水中不断吸附杂质而影响磁场强度和寿命。新方法使磁钢工作在真空环境，大大提高了阴极稳定性和寿命。6、采用自主研发的倾斜式磁钢矩阵排列，扩大了阴极靶材表面气隙场范围，增大了靶材被刻蚀溅射的面积，提高靶材的利用率和均匀性。表面气隙场水平分量均匀性在±2%以内。7、使用自主研发的三维空间磁场测量分析系统，系统用于测量磁钢阵列的空间气隙场分布及磁钢安装、调整，为阴极研发提供有效的技术手段。8、触摸屏+PLC，可以实现电脑全自动控制，自动手动随时切换。9、同时配备先进的圆柱磁控溅射装置和高效的电阻加热蒸发装置，将磁控溅射技术和加热蒸发技术的有效结合，使设备的适用范围更广，可得到多种不同性能的膜层；10、独特的双门（室）结构，使工件及镀料的装卸与镀膜可同时进行，大大提高工作效率。设备和工艺应用范围：1．建筑五金：卫浴五金（如水龙头）．门锁．门拉手．卫浴、门锁、五金合叶、家具等2．制表业：可用于表壳．表带的镀膜、水晶制品3．其它小五金：皮革五金．不锈钢餐具．眼镜框、刀具、模具等．4．大型工件：汽车轮毂、不锈钢板．招牌．雕塑等5、不锈钢管和板（各种类型表面）6、家具、灯具、宾馆用具7、锁具、拉手、卫浴五金、高尔夫球头、不锈钢餐具、器血等五金制品镀超硬装饰膜。8、手表、表带、眼镜、首饰等装饰品镀超耐磨装饰（金银）纳米膜和纳米膜和纳米叠层膜。售后服务：1、在正常使用设备的情况下，机械类设备保修一年，电气类仪器保修半年。2、设备制造完毕后，我公司派技术人员到贵公司进行安装、调试、试生产。3、我公司可派技术人员签约长期合同为客户工作。技术解析：1，立式机磁控溅射法：A，技术分析：&&&&&&众所周知，磁控机的镀膜效果受靶材磁场均匀性，氩气在真空室的分布均匀性以及真空室内真空度的均匀程度等难以解决的问题的困扰，而这些问题依然是全世界都存在的技术瓶颈。还有镀膜时电压的稳定性，起弧和降压电流不稳定性等等问题。越是大的机型，这些问题越是明显，造成所制造的产品上中下部位甚至是同位置的产品膜厚和颜色相差悬殊，小型的设备相对好一些。但是，从生产成本和效率的角度来看，间歇式大型机有产量但没有质量保障，小型机质量较好但数量过低。因此，两种机型都不理想。B，解决方案：&&&&&&用磁控机镀银白色金属不导电膜，既要产量，又要质量，的办法是采用小型连续式磁控溅射生产线。这种机型，既能相对解决大小型间歇式机型品质与数量的矛盾，又能避开间歇式机型每次镀膜都得起弧和降压所带来的影响。整体上来讲，这是现目前***理想的磁控镀银白色金属不导电膜的方式，缺点是设备投资较高。这种设备，目前富森钛金设备可以做到***优。2，立式蒸发镀膜法：A，技术分析：&&&&&&影响蒸发镀膜的效果几大要素主要为：真空度，真空室空间大小。镀膜材料的品质和份量，蒸发源的选择，产品与蒸发源的距离，蒸发源相互之间间距，蒸发电流大小和分布，蒸发时间，机器公自转速度等等蒸发源与蒸发源之间的间距，蒸发电流的大小和分布，蒸发时间，机器公自转速度等等。对于立式机，其中，真空度，真空室空间大小。镀膜材的品质和数量，蒸发源的选择，产品与蒸发源的距离，蒸发电流大小和分布，蒸发时间，机器公自转速度等等因素的可控性较高，在技术上对镀膜效果影响不大。但由于蒸发源需要水平装置，因此蒸发源之间的间距会较大，而这直接关系到上中下部位的产品甚至单个产品的不同位置和蒸发源之间的距离，也就直接影响到它们的厚度，造成单次出炉的产品颜色和导电性不均匀。B，解决方案：&&&&&&装置钨丝采用十字交叉并多层次高低交错，适当加装一些钨丝，尽可能的使蒸发源照射范围呈360度并层次分化距离较小。薄膜披覆几项特点：（1）金属、合金或绝缘物均可做成薄膜材料。（2）再适当的设定条件下可将多元复杂的靶材制作出同一组成的薄膜。（3）利用放电气氛中加入氧或其它的活性气体，可以制作靶材物质与气体分子的混合物或化合物。（4）靶材输入电流及溅射时间可以控制，容易得到高精度的膜厚。（5）较其它制程利于生产大面积的均一薄膜。（6）溅射粒子几不受重力影响，靶材与基板位置可自由安排。（7）基板与膜的附着强度是一般蒸镀膜的10倍以上，且由于溅射粒子带有高能量，在成膜面会继续表面扩散而得到，硬且致密的薄膜，同时此高能量使基板只要较低的温度即可得到结晶膜。（8）薄膜形成初期成核密度高，可生产10nm以下的极薄连续膜。（9）靶材的寿命长，可长时间自动化连续生产。（10）靶材可制作成各种形状，配合机台的特殊设计做更好的控制及***有效率的生产。&多弧离子镀膜技术的应用范围：&&&&主要分为工具镀和装饰镀两大领域，前者有增寿作用，后者有表面装饰作用。&&&&&&工具镀：以高速钢和硬质合金制成的切削刀具经镀膜后可提高工具表面硬度和自润滑性，减少粘刀现象，大幅度提高工具寿命，从而降低加工成本。模具经镀膜后也有提高寿命的效果。&&&&&&装饰镀：硬刀具、模具镀膜－富森钛金将等离子体电镀技术和膜层与各种应用条件的刀具、模具的要求组合起来。探索了各种工作的表面状态、前处理和镀膜工艺对膜层的结合强度、致密度、耐磨性和使用寿命的影响。使特种超硬膜的使用性能更加完善。成功实例：&&&富森钛金已经成功地为客户提供了插齿刀、滚齿刀、波纹立铣刀、丝锥、麻花钻、钨钢切削工具、硬质合金刀片涂层，也成功地为模具，如塑料模具、链条冲钉、标准件精冲和拉伸模具提供了超硬耐磨涂层。寿命提高3～6倍。并成功地用于工业化批量生产。一把白钢刀原价不到20元，经过硬质涂层后远销海内外，售价超过100美元；一个白钢模具只能冲压50次，经过涂层后冲压了800余次，产生了巨大的附加价值。富森模具镀钛加工涂层特性&类型性&&&&&&&&&&&能&优&&&&&&点TiN氮化钛&颜色:金色&硬度:2300HV±200&摩擦系数:0.25VSNi&工作温度:600℃&&增加表面硬度、减少摩擦力&&可低温涂层，适合低温零件&&避免刀口之积屑现象&&广泛应用于钢料成型加工TiCN氮碳化钛&&颜色:黑灰色/玫瑰金色/蓝灰色&&硬度:3300HV±500&&摩擦系数:0.16VSNi&&工作温度:450℃&&高表面硬度表面光滑&&避免刀口之积屑现象&&适合重切削&&适合冲压加工不锈钢&ALTiN高铝钛&颜色:紫黑色/蓝黑色&&硬度:3500HV±300&&摩擦系数:0.35VSNi&&工作温度:800℃&高热稳定性&适合高速、干式切削&&***适合硬质合金刀具、车刀片&&适合不锈钢钻、铣、冲加工CrN氮化铬&&颜色:银白色&&硬度:2100HV±200&&摩擦系數:0.20VSNi&&工作溫度:650℃&可低温涂层，韧性好，适合低温&&零件&&适合冲压厚度＞1.5mm的钢板CrCN碳氮化铬&&颜色:灰黑色/银灰色&&硬度:2500HV±300&&摩擦系数:0.18VSNi&&工作温度:800℃&&高热稳定性&&磨擦力低，不沾黏&&适合冷热锻造、铸造高热稳定性&&适合长久在高温环境下使用的汽&&车零件TiALN氮化铝钛&&颜色:紫黑色/黑色&&硬度:3200HV±200&&摩擦系數:0.35VSNi&&抗氧化溫度:850℃&&高热稳定性&&通用于高速钢与硬质合金刀具&&高速、干式、连续性切削&&可加工高硬度模具钢&50HRCALCrN氮化铬铝&&颜色:黑色/银灰色&&硬度:3200&HV±200&&摩擦系數:0.20VSNi&&工作溫度:850℃&&高热稳定性&&磨擦力低，不沾黏&&适合冷热锻造、压铸模具要求的&&高热稳定性DLC类金刚石涂层&&颜色:黑色&&硬度＞2000&HV&&摩擦系數:0.10VSNi&&工作溫度:450℃&&解決射出成型脱膜、腐蚀问题&&适合汽车、机械零件降低磨擦损耗&&适合无油轴承，干式金属润滑膜&
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