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等离子体源离子注入与沉积技术作为一种可生产高结合力、高致密度涂层的真空镀膜技术,具有广阔的应用前景,尤其适用于高载荷工况下服役的功能涂层制备。该技术中金属等离子体源是关键,而现有的脉冲阴极弧源结构复杂,且由于伴随"金属液滴"而需要增加过滤装置。本文针对另一种简单结构的金属等离子体源备选——高功率脉冲磁控溅射源(HiPIMS)在该领域应用的放电特性进行研究,并采用等离子体发射光谱仪探索了不同的耦合高压对}IPPMS放电靶电流特性和等离子体特性的作用。发现耦合高压对HPPMS放电有明显的促进作用,相同靶电压下的放电强度大幅增加,相对于金属放电,耦合高压对气体放电的促进作用更加明显,但在自溅射为主的高压放电阶段对金属放电的促进作用明显增强,如图1和2所示。本文最后讨论了耦合高压对IIPPMS放电的增强机制,发现耦合高压自辉光放电、耦合高压和HPPMS电压构成双向负压形成的空心阴极效应,以及耦合高压鞘层改善的双极扩散效应都对IIPPMS放电的增强有明显作用。采用HiPIMS-PIID技术制备了CrN涂层,研究了其表面形貌、涂层结构与性能,发现该技术制备的涂层相对常规DC和HiPIMS样品,具有更光洁的表面,致密的结构、强化的膜基结合力等特性,如图3所示。最后采用HiPIMS-PIID技术应用在多项对结合力要求苛刻的领域,比如:尖锐面的硬质涂层强化、材料表面处理增强钎焊可焊性、用于密封件聚酰亚胺表面改性、干簧管电极片的表面处理等,都取得良好效果。