以下分别对PVD(物理气相沉积法)、CVD(化学气相沉积法)的研发情况进行简要介绍。
PVD
对利用活性等离子金属反应形成AlN膜的PVD方法进行了试验。利用超音速游离喷镀PVD法,以金属铝为原料直接将AlN纳米粒子堆积在工件表面。试验结果表明,可以用金属Al制作AlN膜,并且改变He-N2的混合比例,可以提高或降低AlN膜的电阻值。
为延长模具的热粘结寿命,用Ar离子辐射法在模具表面形成CrN膜。试验用钢是模具钢SKD11,变化Ar离子辐射法的条件,并利用划痕试验检查CrN膜的密着性。试验结果表明,Ar离子辐射处理时间越长,低温、高温回火材的硬度和临界剥落负荷都增加。
研究者采用超音速喷镀PVD法制作镀膜,为研究镀膜的耐久性,对镀膜的剪切密着力进行了测定。为从负荷(kN)-时间(s)曲线求出镀膜的负荷传感器的应答精度,进行了负荷速度为0.67mm/min的5次反复试验。求出的镀膜剪切密着力的标准偏差很小,为0.016kN(0.8%)。
有人用游离喷镀PVD法制作纳米晶粒的Fe-Co软磁镀膜进行了试验。利用该方法可获得无缺陷的致密的Fe-Co软磁镀膜,其矫顽力比传统方法镀膜小1/3-1/8,镀膜组分为Fe27.5at%Co±0.3时,矫顽力达到最小值,为1.4kA/m,饱和磁感应强度达到2.14T的高值。
近来,耐热性工程塑料汽车零件的需求量不断增加,但工程塑料汽车零件成型后的脱模性较差。因此要求模具镀层和工程塑料之间具有易剥离性。用抗拉强度试验方法对玻璃纤维强化聚酰胺和CrN的密着性进行评价。评价结果表明,各种镀膜与玻璃纤维强化聚酰胺的粘附力大小的顺序是DLC>CrN>TiN。
为提高模具的使用寿命对CrN镀膜的密着强度和耐蚀性进行了研究。在基材SKD11上镀上CrN镀膜,用划痕试验检查镀膜的密着强度,并测定CrN镀膜在5%NaCl水溶液中的耐蚀性。试验结果表明,只进行CrN镀膜时的划痕试验的临界剥离负荷是13.0N,对CrN镀膜进行电子束照射形成的复合镀膜的临界剥离负荷大大提高,达到31.6N。此外,对CrN镀膜进行电子束照射形成的复合镀膜的耐蚀性也有显著提高。
在镀Ni的SKD11基材表面产生Cu微粒,对之后生成的CrN镀膜的密着强度和摩擦特性进行了测定。为了在基材表面生成稳定的Cu微粒,对SKD11基材表面镀镍,并进行了最佳镀镍条件的研究,以减少镀镍层中的针孔。试验结果表明,在镍镀液中进行12次30s的断续处理后,含有Cu微粒的Ni镀层与之后生成的CrN镀膜具有良好的密着性,划痕试验临界负荷可达50N,并且镀层中的针孔缺陷显著减少。
有报告报导了c-BN镀膜在工具和模具的实际应用情况。报告指出,利用磁场激发型离子喷镀装置,可以形成c-BN镀膜并具有很好的再现性。该装置可用于生产规模的工具和模具的c-BN镀膜制作。
CVD
研究了利用微波等离子CVD制作氮化碳膜并对氮化碳膜进行评价。遗憾的是该研究只有成膜条件,没有试验结果。介绍了N含量对氮化碳膜摩擦特性的影响。基板中含有Si,用CH4-N2气体制作氮化碳膜,用摩擦-磨损试验机对氮化碳膜的摩擦特性进行试验。试验结果表明,氮化碳膜的氮含量不同,摩擦-磨损特性也不同,氮含量越高,氮化碳膜的耐磨性越好。
对CVD制作触摸屏透明导电膜进行了研究。该研究中用石墨烯(Graphene)薄膜制作触摸屏,并将触摸屏实装在汽车导航器,进行性能评价。试验结果表明,石墨烯薄膜触摸屏工作正常。这表明电阻薄膜式触摸屏试制成功。
此外,对SnO2薄膜气体敏感元件的特性进行了研究。该研究以SnCl4为原料,利用CVD制作SnO2薄膜,测定了SnO2薄膜气体敏感元件对酒精的灵敏度、应答性和耐久性。试验结果表明,在SnO2薄膜表面涂敷Pt,可在低温下显示气体敏感元件的特性,提高了对酒精的灵敏度、应答性。
利用脉冲微波等离子CVD进行了氮化碳镀层制作的研究。氮化碳是体积弹性模量大于金刚石的共价化合物。使基板温度处于低温状态,在基板上进行氮化碳镀层合成试验。当脉冲周波为30Hz、300Hz时,在CH4流量小的情况下,可得到粒状氮和粒状碳结合形成的生成物。当周波数发生变化时,生成物的粒度和表面的化学结合状态可能发生变化。
对利用可变模式微波等离子CVD装置进行了碳素材料合成工艺的研究。一般情况下,在制作金刚石膜和DLC膜时,使用微波等离子CVD。但这种方法的成膜速度慢、成膜面积小。为此,开发出可改变微波模式的等离子CVD装置。利用该装置将微波频率变换为915MHz,可获得粒度为1-2μm的具有明确(111)面的金刚石膜。
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