李春伟
,
田修波
,
刘天伟
,
秦建伟
,
巩春志
,
杨士勤
稀有金属材料与工程
采用高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)技术,在铝合金基体上制备V薄膜.研究溅射气压对V薄膜相结构、表面形貌及摩擦学性能的影响.结果表明:不同气压下制备的V薄膜中的V相仅沿(111)晶面生长,其衍射峰强度先增强后减弱,当气压为0.5 Pa时,衍射峰最强且择优取向最明显；同时,V薄膜表面质量最好,其表面粗糙度最小仅为0.267 nm.室温下V薄膜样品的耐磨性能与基体相比有大幅提高,当气压为0.5 Pa时,摩擦系数可由基体的0.57下降到0.28,磨痕表面无明显的剥落迹象,表现出最佳的摩擦磨损性能.经过200和300℃加热处理后的V薄膜样品的摩擦系数与基体相比具有稳定的低值,这是由于表面氧化造成的.
关键词:
高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)
,
V薄膜
,
溅射气压
,
摩擦系数
,
退火
李春伟
,
田修波
,
巩春志
,
许建平
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.08.018
目的 以V靶为例,研究高功率脉冲磁控溅射(HIPIMS)放电时不同工作气压下靶脉冲电流及等离子体发射光谱的表现形式和演变规律,为HIPIMS技术的进一步广泛应用提供理论依据.方法 利用数字示波器采集HIPIMS脉冲放电电流波形,并利用发射光谱仪记录不同放电状态下的光谱谱线,分析不同气压下V靶HIPIMS放电特性的演变规律.同时,利用HIPIMS技术成功制备了V膜,并利用扫描电子显微镜观察了V膜的截面形貌.结果 不同氩气气压下,随着靶脉冲电压的增加,靶电流峰值、靶电流平台值及靶电流平均值均单调增加,而且增加的速度越来越快,但靶电流峰值的增加速度明显高于平台值,这是由于脉冲峰值电流由气体放电决定所致.不同气压下,Ar0、Ar+、V0和V+四种谱线峰的光谱强度均随靶电压的增加而增加,相同靶电压时,其光谱强度随着气压的增加而增加.当气压为0.9 Pa、靶电压为610V时,Ar和V的离化率分别为78％和35％.此外,利用HIPIMS技术制备的V膜光滑、致密,无柱状晶生长形貌特征.结论 较高的工作气压和靶脉冲电压有利于获得较高的系统粒子离化率,但HIPIMS放电存在不稳定性.合适的工作气压是获得优质膜层的关键.
关键词:
高功率脉冲磁控溅射
,
氩气气压
,
V靶
,
放电靶电流
,
放电光谱特性
,
V薄膜
