本文關(guān)鍵詞：中頻磁控和非平衡磁控放電特性及Cr-DLC膜層制備研究

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【摘要】：金屬摻雜類金剛石薄膜具有高硬度、低摩擦系數(shù)、低磨損率等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于抗摩擦領(lǐng)域中。傳統(tǒng)磁控濺射存在靶材原子離化率低,反應(yīng)磁控濺射中容易毒化,工作不穩(wěn)定等問題。非平衡直流磁控濺射及中頻脈沖磁控濺射由于可以解決傳統(tǒng)磁控濺射中存在的問題成為制備Cr-DLC的有效方法。本文采用非平衡直流磁控濺射及中頻脈沖磁控濺射兩種磁控濺射技術(shù),分別研究了兩種技術(shù)在Cr靶條件下的放電特性,并對兩種濺射技術(shù)下的放電特性進(jìn)行對比。分別使用兩種技術(shù)在相同的靶電流條件下制備Cr-DLC薄膜。研究了不同靶基距對Cr-DLC薄膜膜層形貌、相結(jié)構(gòu)、摩擦磨損性能、膜基結(jié)合力及電化學(xué)腐蝕特性等的影響,并對比兩種濺射技術(shù)制備的Cr-DLC薄膜的差別。中頻脈沖磁控濺射技術(shù)放電特性結(jié)果表明,靶電壓及基體電流隨著氣壓的增加而降低;隨著N2比例的增加,靶電壓先降低后升高,基體電流值一直降低;隨著C2H2比例的增加,靶電壓先降低后升高,基體電流基本保持不變。非平衡直流磁控濺射技術(shù)放電特性結(jié)果表明,閉合場磁場位型較鏡像場及非平衡場磁場位型更容易獲得較高的基體電流值;在閉合場位型條件下,隨著N2比例的增加,靶電壓先降低后升高,基體電流值降低;隨著C2H2比例的增加,靶電壓升高,基體電流下降。兩種磁控濺射技術(shù)放電特性對比表明,在相同的靶電流條件下,中頻脈沖磁控濺射靶電壓更高、靶功率更大。在Ar:C2H2比例相同的條件下,中頻脈沖磁控濺射可以獲得更高的基體電流值。Cr-DLC薄膜組織結(jié)構(gòu)表明,在非平衡直流磁控濺射條件下,Cr-DLC薄膜為柱狀晶組織結(jié)構(gòu);隨著靶基距的增加,薄膜厚度基本保持不變;薄膜中主要以非晶的漫散射峰及Cr2C的衍射峰位主,同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了Cr的(110)峰。在中頻脈沖磁控濺射條件下,Cr-DLC薄膜為致密的柱狀晶組織結(jié)構(gòu);隨著靶基距的增加,薄膜厚度減小;薄膜主要以漫散射峰為主,呈現(xiàn)碳納米晶結(jié)構(gòu)。Raman光譜表明兩種磁控濺射技術(shù)制備的薄膜均為DLC薄膜。Cr-DLC薄膜性能測試表明,在非平衡直流磁控濺射條件下,Cr-DLC薄膜具有較好的結(jié)合力,在靶基距為80mm時(shí),結(jié)合力等級為HF1;薄膜的摩擦系數(shù)隨著靶基距的增加而增加;抗電化學(xué)腐蝕能力隨著靶基距的增加而增加;在中頻脈沖磁控濺射條件下,Cr-DLC薄膜結(jié)合力等級為HF4,但其摩擦系數(shù)及抗電化學(xué)腐蝕能力均優(yōu)于在非平衡直流磁控濺射條件下制備的Cr-DLC薄膜。
【關(guān)鍵詞】：中頻脈沖磁控濺射 非平衡直流磁控濺射 放電特性 Cr-DLC薄膜
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 課題的研究背景及目的10-11
• 1.2 磁控濺射技術(shù)11-17
• 1.2.1 磁控濺射技術(shù)原理及發(fā)展11-12
• 1.2.2 非平衡磁控濺射技術(shù)12-14
• 1.2.3 脈沖磁控濺射技術(shù)14-17
• 1.3 類金剛石薄膜簡介及制備技術(shù)17-21
• 1.3.1 類金剛石薄膜簡介17-20
• 1.3.2 金屬雜類金剛石薄膜20-21
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容21-22
• 第2章 試驗(yàn)材料與方法22-30
• 2.1 試驗(yàn)材制備及試驗(yàn)設(shè)備22-24
• 2.1.1 試驗(yàn)材料22
• 2.1.2 試樣制備22-23
• 2.1.3 試驗(yàn)設(shè)備23-24
• 2.2 試驗(yàn)方法24-29
• 2.2.1 放電特性試驗(yàn)24-27
• 2.2.2 Cr-DLC薄膜制備試驗(yàn)27-29
• 2.3 分析測試方法29-30
• 2.3.1 掃描電鏡（SEM）分析29
• 2.3.2 拉曼光譜分析29
• 2.3.3 X射線衍射（XRD）分析29
• 2.3.4 摩擦磨損分析29
• 2.3.5 洛氏硬度分析29
• 2.3.6 電化學(xué)腐蝕分析29
• 2.3.7 光學(xué)顯微鏡觀察29-30
• 第3章 Cr靶中頻脈沖磁控濺射等放電特性研究30-42
• 3.1 電源參數(shù)對放電特性的影響30-33
• 3.1.1 中頻電源電壓電流波形30-31
• 3.1.2 偏壓電源電壓電流波形31-33
• 3.2 氣壓對放電特性的影響33-36
• 3.3 靶電流對基體電流的影響36-38
• 3.4 反應(yīng)氣體對放電特性的影響38-40
• 3.4.1 N_2與Ar比例對放電特性的影響38-39
• 3.4.2 C_2H_2與Ar比例對放電特性的影響39-40
• 3.5 基體位置對放電特性的影響40-41
• 3.6 本章小結(jié)41-42
• 第4章 Cr靶非平衡直流磁控濺射放電特性測試42-57
• 4.1 磁場位型對放電特性的影響42-46
• 4.1.1 不同磁場位型及基體位置對放電特性的影響42-44
• 4.1.2 磁場對放電特性影響分析44-46
• 4.2 工藝參數(shù)對放電特性的影響46-51
• 4.2.1 氣壓對放電特性的影響46-48
• 4.2.2 靶電流對基體電流的影響48-49
• 4.2.3 反應(yīng)氣體對放電特性的影響49-51
• 4.3 中頻脈沖磁控濺射與非平衡直流磁控濺射對比分析51-56
• 4.3.1 兩種磁控濺射技術(shù)靶功率對比51-52
• 4.3.2 氣壓對兩種磁控濺射技術(shù)影響對比52-53
• 4.3.3 反應(yīng)氣體對兩種磁控濺射技術(shù)影響對比53-54
• 4.3.4 基體位置對兩種磁控濺射技術(shù)影響對比54-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第5章 Cr-DLC薄膜制備及組織性能研究57-72
• 5.1 Cr-DLC薄膜沉積工藝探索57-58
• 5.2 Cr-DLC薄膜組織結(jié)構(gòu)分析58-66
• 5.2.1 Cr-DLC薄膜斷裂截面SEM分析58-61
• 5.2.2 Cr-DLC薄膜XRD相結(jié)構(gòu)分析61-62
• 5.2.3 Cr-DLC薄膜Raman光譜分析62-66
• 5.3 Cr-DLC薄膜性能測試及分析66-70
• 5.3.1 Cr-DLC薄膜壓痕形貌分析66-67
• 5.3.2 Cr-DLC薄膜摩擦磨損分析67-69
• 5.3.3 Cr-DLC薄膜電化學(xué)腐蝕分析69-70
• 5.4 本章小結(jié)70-72
• 結(jié)論72-73
• 參考文獻(xiàn)73-79
• 致謝79

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陳沖;費(fèi)振義;亓永新;曹寧;張益博;王風(fēng);呂震;李木森;;射頻輝光放電等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法制備類金剛石碳膜工藝與性能表征[J];金剛石與磨料磨具工程;2009年05期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 桂剛;2kA高功率脈沖磁控濺射電源研制及Cr-DLC薄膜制備[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

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本文編號：772530