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CrN薄膜的制備
CrN薄膜因其高硬度、耐腐蝕、摩擦系數(shù)低以及抗高溫氧化性等優(yōu)良的綜合力學(xué)性能,被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)模具、刀具等的耐磨改性層,很大程度上提高其使用壽命和切削速率,是目前工業(yè)研究和應(yīng)用最為廣泛的薄膜之一。田俊紅.磁控濺射制備
CrNx薄膜及其結(jié)構(gòu)和性能研究.真空與低溫.2007,13(3),159~162圖1-1CrN薄膜的主要應(yīng)用CrN薄膜應(yīng)用背景
薄膜的生長有三種基本類型,分別為:核生長型、單層生長型、單層上再長核型。薄膜以哪一種形式生長,由薄膜物質(zhì)凝聚力的大小、薄膜與基片吸附力的大小、基片溫度等因素決定,薄膜生長的3種類型分別如圖1-2(a)、(b)、(c)所示。圖1-2薄膜生長類型胡傳炘主編.表面處理手冊.北京:北京工業(yè)大學(xué)出版社,2004,3:27-28薄膜生長類型
CrN薄膜的制備一般都采用物理氣相沉積(PVD)的方法,主要包括如下幾種:空心陰極法,離子束增強沉積技術(shù)、多弧離子鍍、反應(yīng)離子鍍和磁控濺射等。
磁控濺射是一種高濺射速率、低基片加熱溫度的濺射技術(shù),稱為高速低溫濺射技術(shù),它是工業(yè)應(yīng)用實際中最有成效和最有發(fā)展前景的濺射工藝,是最重要的薄膜工業(yè)生產(chǎn)手段。磁控濺射制備薄膜的優(yōu)勢:(1)有利于制備高純度的化合物薄膜;(2)可以通過調(diào)節(jié)薄膜的組成來調(diào)控薄膜性能。(3)對基板材料的限制較少。(4)磁控濺射適于制備大面積均勻薄膜。
茅昕輝,陳國平,蔡炳初.反應(yīng)磁控濺射的發(fā)展.真空.2001,(4):1~7磁控濺射磁控濺射原理及直流磁控設(shè)備實物圖見圖1-3姜銀方,朱元右,戈曉嵐.現(xiàn)代表面工程技術(shù).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005,11:164-165圖1-3(a)原理圖圖1-3(b)設(shè)備實物圖目前普遍使用的磁控濺射鍍膜機主要由真空室、排氣系統(tǒng)、磁控濺射源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四部分組成。其中磁控濺射源有多種結(jié)構(gòu)形式,按結(jié)構(gòu)分,磁控濺射源主要有實心柱狀、空心柱狀磁控靶、S槍、平面磁控濺射靶四種,見圖1-4。(a)實心柱狀(b)平面磁控濺射靶(c)空心柱狀磁控靶(d)S槍圖1-4磁控濺射源姜銀方,朱元右,戈曉嵐.現(xiàn)代表面工程技術(shù).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005,11:164-165實驗預(yù)處理清洗襯底裝樣品抽真空通入工作氣體Ar和N2沉積CrN薄膜取樣關(guān)機制備流程圖
1-5為不同
Ar/N2流量比下制備的
CrN薄膜表面形貌。圖
1-5不同
Ar/N2流量比下制備的
CrN薄膜表面形貌(a)Ar/N2流量比=10:2,(b)Ar/N2流量比=10:4(c)Ar/N2流量比=10:6,(d)Ar/N2流量比=10:8王澤明.高功率脈沖磁控濺射注入與沉積技術(shù)研究及CrN薄膜制備,碩士論文,2010圖1-6為不銹鋼基體上在不同Ar/N2流量比條件下所制備CrN薄膜的硬度和彈性模量的變化情況。圖1-6不同Ar/N2流量比下薄膜硬度和彈性模量王澤明.高功率脈沖磁控濺射注入與沉積技術(shù)研究及CrN薄膜制備,碩士論文,2010王澤明.高功率脈沖磁控濺射注入與沉積技術(shù)研究及CrN薄膜制備,碩士論文,20
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