[發(fā)明專利]一種等離子體化學(xué)氣相沉積與磁控濺射或離子鍍復(fù)合的鍍覆方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710288933.9
• 申請(qǐng)日: 2017-04-27
• 公開（公告）號(hào): CN107142463B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莫強(qiáng)強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖州金象科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C23C16/27
• 分類號(hào): C23C16/27;C23C16/02;C23C14/06;C23C14/32;C23C14/35
• 代理公司: 杭州千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 裴金華

本發(fā)明涉及新材料和現(xiàn)代表面技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種等離子體化學(xué)氣相沉積與磁控濺射或離子鍍復(fù)合的鍍覆方法。在陰極與陽(yáng)極之間施加電壓，使反應(yīng)氣體或惰性氣體發(fā)生輝光放電，產(chǎn)生由電子和離子構(gòu)成的等離子體。其中電子的運(yùn)動(dòng)受到正交電場(chǎng)和磁場(chǎng)的束縛，局限在一定區(qū)域呈旋輪漂移運(yùn)動(dòng)，增大了電子與氣體原子的碰撞幾率，從而提高氣體的離化率；而離子在陰極與陽(yáng)極電勢(shì)差以及交叉電磁場(chǎng)所形成霍爾電流的共同作用下，從陰極的開口處束引出，直接沉積到基材表面，形成所需要的薄膜。這項(xiàng)復(fù)合表面技術(shù)的一個(gè)重要用途，就是用來(lái)制備優(yōu)質(zhì)類金剛石碳膜。該膜因具有優(yōu)異的性能而具有很大的使用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新材料和現(xiàn)代表面技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種等離子體化學(xué)氣相沉積與磁控濺射或離子鍍復(fù)合的鍍覆方法。

背景技術(shù)

等離子體化學(xué)氣相沉積（PCVD）或稱等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD），是除熱能外還借助外部所加電場(chǎng)的激勵(lì)或激發(fā)作用引起氣體放電，使氣體成為等離子體狀態(tài)，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，從而在基材表面形成薄膜的一類化學(xué)氣相沉積技術(shù)。PCVD法可使基材溫度降低很多，避免基材因高溫而引起的變形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，并且有利于化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，使通常難于發(fā)生的反應(yīng)變?yōu)榭赡?，從而開發(fā)出各種組成比的新材料。PVCD的最重要應(yīng)用，除沉積氮化硅、氧化硅、硅的氮氧化物一類的絕緣薄膜外，還用來(lái)制備金剛石薄膜、類金剛石碳膜等高性能薄膜以及一些重要的納米材料，在電子、機(jī)械、光學(xué)、航空、醫(yī)療等領(lǐng)域中取得廣泛的應(yīng)用。

PVCD法除了按加給反應(yīng)室電力的方式可分為直流法、射頻法和微波法三種外，還有同時(shí)加電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方法，為在磁場(chǎng)使用下增加電子壽命，有效維持放電，有時(shí)需在特別低壓條件下進(jìn)行放電。近十多年發(fā)展起來(lái)的線性離子源（LIS）技術(shù)是一種可以形成等離子體化學(xué)氣相沉積的新方法，并且還有刻蝕、清洗、輔助沉積等功能。

磁控濺射技術(shù)具有沉積速率高、濺射過程中基材溫升低以及操作單純、工藝重復(fù)性好、鍍膜種類多樣、膜層質(zhì)量高、容易實(shí)現(xiàn)精確控制和自動(dòng)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，故自20世紀(jì)八十年代起開始廣泛用于各類薄膜的制備和工藝生產(chǎn)。近四十年來(lái)，磁控濺射技術(shù)不斷改進(jìn)和完善，開發(fā)出中頻電源的孿生靶磁控濺射、非對(duì)稱脈沖濺射、非平衡磁控濺射等新技術(shù)，從而進(jìn)一步拓展了磁控濺射的應(yīng)用領(lǐng)域，并且成為許多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)。

離子鍍技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種等離子體增強(qiáng)的物理氣相沉積，鍍層致密，結(jié)合牢固，可在工件較低溫度下得到良好的鍍層，繞鍍性也較好。常用的方法有陰極電弧離子鍍、熱電子增強(qiáng)電子束離子鍍、空心陰極放電離子鍍。其中陰極電弧離子鍍是把真空弧光放電用于蒸發(fā)源的離子鍍技術(shù)，它的電弧形式是在冷陰極表面上 形成陰極電弧斑點(diǎn)，又稱為多弧離子鍍，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可以拼裝、離化率高、入射能量大、可鍍基材多等優(yōu)點(diǎn)，從而獲得廣泛的應(yīng)用，較為突出的應(yīng)用是制備硬質(zhì)薄膜。

附著力是鍍層能否使用的基本參數(shù)之一。鍍層成分不當(dāng)，鍍層與基材的熱膨脹系數(shù)差異較大，鍍覆工藝不合理，以及鍍前基材預(yù)處理不良等因素，都使附著力顯著降低，以至鍍層出現(xiàn)剝落等現(xiàn)象而不能使用。因此，如何保證或提高鍍層附著力，是鍍膜技術(shù)中一個(gè)非常重要的問題。提高附著力的方法較多，在鍍層與基材間難以結(jié)合的情況下，可通過與鍍層、基材都能良好結(jié)合的“中間過渡層”來(lái)提高鍍層的附著力。磁控濺射和離子鍍可以鍍覆各種純金屬、合金和化合物膜層，因而它經(jīng)常被用來(lái)制備較為理想的中間過渡層。

綜合運(yùn)用兩種或更多種表面技術(shù)的復(fù)合表面技術(shù)是表面技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。隨著材料要求的不斷提高，單一的表面技術(shù)因有一定的局限性而往往不能滿足需要。多年來(lái)人們已開發(fā)出一些復(fù)合表面技術(shù)，多種表面技術(shù)的優(yōu)化組合取得了突出的效果，并且發(fā)現(xiàn)了一些重要的規(guī)律。復(fù)合表面技術(shù)還有另一層含義，就是指用于制備高性能復(fù)合膜層的現(xiàn)代表面技術(shù)，其既能保留原組成材料的主要特性，又通過復(fù)合效應(yīng)獲得原組分所不具備的優(yōu)越性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決上述技術(shù)問題，從而提供一種等離子體化學(xué)氣相沉積與磁控濺射或離子鍍復(fù)合的鍍覆方法。

本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案如下：