磁控濺射微納米膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁控濺射微納米膜的方法，尤其是一種通過(guò)電流增加外加磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度優(yōu)化得到微納米復(fù)合膜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磁控濺射是指物體以離子撞擊時(shí)，被濺射飛散出來(lái)，濺射飛散的物體附著于目標(biāo)基體上而制成薄膜，如日光燈的電極被濺射出而附著于周?chē)纬蔀R鍍現(xiàn)象。要制作這一濺射薄膜，至少需要有裝置薄膜的基板及保持真空狀況的道具(內(nèi)部機(jī)構(gòu))，這種道具即為一制作空間，并使用真空栗將該制作空間內(nèi)的氣體抽出。
[0003]在磁控濺射真空室內(nèi)往往因?yàn)槠珘耗芰Φ牟蛔銓?dǎo)致電離的粒子轟擊基體的數(shù)量不足，使所需要濺射的時(shí)間增長(zhǎng)，導(dǎo)致對(duì)基體濺射的不足復(fù)合膜能力的下降、以及真空室內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度的不足氮?dú)獾碾x化率不足、可供轟擊靶材的氮離子濃度下降使其與鉻離子在基體上的結(jié)合程度減弱，從而導(dǎo)致基體上的微納米復(fù)合膜接觸角減小疏水性下降。
[0004]現(xiàn)有條件下一般會(huì)增大偏壓電壓以提高離子的偏壓能力、電離率，但是增大電壓會(huì)導(dǎo)致設(shè)備局部電壓的不穩(wěn)，影響離子的結(jié)合率影響真空室的密封性，會(huì)出現(xiàn)鉻離子外漏對(duì)人體造成靶中毒，具有很大的危害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種磁控濺射微納米膜的方法，得到的微納米復(fù)合膜具有更好的疏水性、耐磨性和耐腐蝕能力。
[0006]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述磁控濺射微納米膜的方法，其特征是，包括以下步驟:
(1)在磁控濺射真空室外側(cè)的外靶上纏繞銅絲，將真空室和真空室內(nèi)的內(nèi)靶清理干凈，把基體放置在內(nèi)靶上，封閉真空室；
(2)對(duì)真空室抽真空，真空度為105?10 6Pa,向真空室中輸入氮?dú)夂蜌鍤馓畛湔婵帐?，氮?dú)夂蜌鍤獾谋壤秊?:3 ;
(3)控制銅絲的電流值在4?13A，并使內(nèi)革E經(jīng)磁控派射在基體表面形成微納米膜；首先采用鎳靶對(duì)基體轟材轟擊lOmin，再關(guān)閉鎳靶打開(kāi)鉻靶轟擊基體3min形成CrN膜，再關(guān)閉鉻靶打開(kāi)鈦靶轟擊基體Smin形成TiN膜，最后關(guān)閉鈦靶打開(kāi)鉻靶轟擊基體15min形成Cr-CrN復(fù)合膜。
[0007]進(jìn)一步的，所述基體為經(jīng)高頻振蕩清洗后的不銹鋼薄板。
[0008]進(jìn)一步的，所述銅絲的纏繞匝數(shù)為320匝。
[0009]本發(fā)明克服了現(xiàn)有的不足，提高了磁控濺射偏壓室內(nèi)的偏壓能力、真空室內(nèi)離子離化率減少對(duì)人體的傷害，提高作業(yè)時(shí)的效率。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為實(shí)施例一得到的基體表面復(fù)合膜在電子顯微鏡下的接觸角實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0011]圖2為實(shí)施例二得到的基體表面復(fù)合膜在電子顯微鏡下的接觸角實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0012]圖3為實(shí)施例三得到的基體表面復(fù)合膜在電子顯微鏡下的接觸角實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0013]圖4為實(shí)施例三得到的基體表面復(fù)合膜的電鏡圖。
[0014]圖5為對(duì)比例一得到的不銹鋼表面微納米復(fù)合膜的表面接觸角實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0015]圖6為對(duì)比例一得到的基體表面復(fù)合膜的電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]實(shí)施例一:一種磁控濺射微納米膜的方法，包括以下步驟:
(1)在磁控濺射真空室外側(cè)的外靶上纏繞320匝銅絲，將真空室和真空室內(nèi)的內(nèi)靶清理干凈，把基體放置在內(nèi)靶上，封閉真空室；所述基體采用經(jīng)高頻振蕩清洗后的25mmX 25mm的不銹鋼薄板；
(2)對(duì)真空室抽真空，真空度為105，向真空室中輸入氮?dú)夂蜌鍤馓畛湔婵帐?，氮?dú)夂蜌鍤獾谋壤秊?:3 ;
(3)控制銅絲的電流值在4A，并使內(nèi)靶經(jīng)磁控濺射在基體表面形成微納米膜；首先采用鎳靶對(duì)基體轟材轟擊lOmin，再關(guān)閉鎳靶打開(kāi)鉻靶轟擊基體3min形成CrN，再關(guān)閉鉻靶打開(kāi)鈦靶轟擊基體Smin形成TiN，最后關(guān)閉鈦靶打開(kāi)鉻靶轟擊基體15min形成Cr-CrN復(fù)合膜。
[0018]實(shí)施例二: 一種磁控濺射微納米膜的方法，包括以下步驟:
(1)在磁控濺射真空室外側(cè)的外靶上纏繞320匝銅絲，將真空室和真空室內(nèi)的內(nèi)靶清理干凈，把基體放置在內(nèi)靶上，封閉真空室；所述基體采用經(jīng)高頻振蕩清洗后的25mmX 25mm的不銹鋼薄板；
(2)對(duì)真空室抽真空，真空度為106Pa,向真空室中輸入氮?dú)夂蜌鍤馓畛湔婵帐?，氮?dú)夂蜌鍤獾谋壤秊?:3 ;
(3)控制銅絲的電流值在13A，并使內(nèi)靶經(jīng)磁控濺射在基體表面形成微納米膜；首先采用鎳靶對(duì)基體轟材轟擊lOmin，再關(guān)閉鎳靶打開(kāi)鉻靶轟擊基體3min形成CrN，再關(guān)閉鉻靶打開(kāi)鈦靶轟擊基體Smin形成TiN，最后關(guān)閉鈦靶打開(kāi)鉻靶轟擊基體15min形成Cr-CrN復(fù)合膜。
[0019]實(shí)施例三:一種磁控濺射微納米膜的方法，包括以下步驟:
(1)在磁控濺射真空室外側(cè)的外靶上纏繞320匝銅絲，將真空室和真空室內(nèi)的內(nèi)靶清理干凈，把基體放置在內(nèi)靶上，封閉真空室；所述基體采用經(jīng)高頻振蕩清洗后的25mmX 25mm的不銹鋼薄板；
(2)對(duì)真空室抽真空，真空度為5X10 6Pa,向真空室中輸入氮?dú)夂蜌鍤馓畛湔婵帐?，氮?dú)夂蜌鍤獾谋壤秊?:3 ;
(3)控制銅絲的電流值在10A，并使內(nèi)靶經(jīng)磁控濺射在基體表面形成微納米膜；首先采用鎳靶對(duì)基體轟材轟擊lOmin，再關(guān)閉鎳靶打開(kāi)鉻靶轟擊基體3min形成CrN，再關(guān)閉鉻靶打開(kāi)鈦靶轟擊基體Smin形成TiN，最后關(guān)閉鈦靶打開(kāi)鉻靶轟擊基體15min形成Cr-CrN復(fù)合膜。
[0020]對(duì)比例一:其它條件同實(shí)施例三，銅絲上電流以值為0A。
[0021]測(cè)量實(shí)施例一、實(shí)施例二、實(shí)施例三和對(duì)比例一得到的基體表面復(fù)合膜的接觸角大小，實(shí)施例一?實(shí)施例三得到的基體表面接觸角大小為100°、97°、102°，具體如圖1?圖3所示，分別為實(shí)施例一?實(shí)施例三得到的基體表面復(fù)合膜在電子顯微鏡下的接觸角實(shí)驗(yàn)結(jié)果，大具有很好的潤(rùn)濕性和鋪展性。圖4為實(shí)施例三得到的基體表面復(fù)合膜的電鏡圖，可以看到不銹鋼表面的微納米復(fù)合膜結(jié)構(gòu)分布均勻。
[0022]圖5為對(duì)比例一，即在沒(méi)有外加磁場(chǎng)時(shí)(即銅線不通電情況下)得到的不銹鋼表面微納米復(fù)合膜的表面接觸角大小，可以看出其疏水性較差。圖6為對(duì)比例一得到的基體表面復(fù)合膜的電鏡圖，可以看到其微納米的復(fù)合膜分布不均勻。
[0023]本發(fā)明利用電流通過(guò)復(fù)合等離子體注入和沉淀系統(tǒng)在不銹鋼材料表層的形成的一種微納米復(fù)合膜，調(diào)節(jié)電流的大小增加Cr革E、Ti IE Ni革E外加螺線圈的N極磁場(chǎng)能力，增加外加磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度和非平衡能力，提升磁控濺射真空室內(nèi)高純氮?dú)獾碾x化率，通過(guò)Cr靶Ti靶Ni靶轟擊不銹鋼表面使氮化鉻的形成能力上升，使不銹鋼形成的微納米復(fù)合膜膜基結(jié)合力增強(qiáng)，復(fù)合膜的表面疏水能力、耐磨性、耐腐蝕性。
[0024]本發(fā)明增加外加磁場(chǎng)使磁控濺射真空室內(nèi)的偏壓磁場(chǎng)強(qiáng)度增加，不銹鋼表面所形成微納米復(fù)合膜結(jié)構(gòu)其接觸角(潤(rùn)濕角)的角度增大到90°~107°，形成的微納米復(fù)合膜結(jié)構(gòu)表面的疏水能力增強(qiáng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種磁控濺射微納米膜的方法，其特征是，包括以下步驟:(1)在磁控濺射真空室外側(cè)的外靶上纏繞銅絲，將真空室和真空室內(nèi)的內(nèi)靶清理干凈，把基體放置在內(nèi)靶上，封閉真空室；(2)對(duì)真空室抽真空，真空度為105?10 6Pa，向真空室中輸入氮?dú)夂蜌鍤馓畛湔婵帐遥獨(dú)夂蜌鍤獾谋壤秊?:3 ;(3)控制銅絲的電流值在4?13A，并使內(nèi)革E經(jīng)磁控派射在基體表面形成微納米膜；首先采用鎳靶對(duì)基體轟材轟擊lOmin，再關(guān)閉鎳靶打開(kāi)鉻靶轟擊基體3min，再關(guān)閉鉻靶打開(kāi)鈦革El轟擊基體8min，最后關(guān)閉鈦革E打開(kāi)絡(luò)革E轟擊基體15min。2.如權(quán)利要求1所述的磁控濺射微納米膜的方法，其特征是:所述基體為經(jīng)高頻振蕩清洗后的不銹鋼薄板。3.如權(quán)利要求1所述的磁控濺射微納米膜的方法，其特征是:所述銅絲的纏繞匝數(shù)為.320 匝。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種磁控濺射微納米膜的方法，其特征是，包括以下步驟：（1）在磁控濺射真空室外側(cè)的外靶上纏繞銅絲，將真空室和真空室內(nèi)的內(nèi)靶清理干凈，把基體放置在內(nèi)靶上，封閉真空室；（2）對(duì)真空室抽真空，真空度為10-5～10-6Pa，向真空室中輸入氮?dú)夂蜌鍤馓畛湔婵帐遥獨(dú)夂蜌鍤獾谋壤秊?:3；（3）控制銅絲的電流值在4～13A，并使內(nèi)靶經(jīng)磁控濺射在基體表面形成微納米膜；首先采用鎳靶對(duì)基體轟材轟擊10min，再關(guān)閉鎳靶打開(kāi)鉻靶轟擊基體3min形成CrN膜，再關(guān)閉鉻靶打開(kāi)鈦靶轟擊基體8min形成TiN膜，最后關(guān)閉鈦靶打開(kāi)鉻靶轟擊基體15min形成Cr-CrN復(fù)合膜。本發(fā)明提高了磁控濺射偏壓室內(nèi)的偏壓能力、真空室內(nèi)離子離化率減少對(duì)人體的傷害，提高作業(yè)時(shí)的效率。
【IPC分類(lèi)】C23C14/35, C23C14/16, C23C14/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105112874
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510615099
【發(fā)明人】魏忠, 崔豪杰
【申請(qǐng)人】無(wú)錫市中捷減震器有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年9月24日