[發明專利]一種銅表面用TiC-Si固溶體導電涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201811524717.0
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109536905B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 蘇曉磊;張朋;賈艷;劉毅
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/06
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 曾慶喜

本發明公開了一種銅表面用TiC?Si固溶體導電涂層的制備方法，首先將純度銅基體依次放入丙酮、無水乙醇和去離子水中進行超聲清洗，之后真空烘干，最后采用直流磁控濺射法沉積TiC?Si固溶體導電涂層，該TiC?Si固溶體導電涂層具有良好耐磨性、高導電性和低的接觸電阻；本發明方法通過磁控濺射法先在Cu基體上濺射一層Ti作為Cu的擴散阻擋層，再濺射TiC?Si固溶體導電涂層，解決了在沉積過程或高溫環境中Cu擴散到表面形成氧化銅、氧化亞銅導致電學性能下降的問題。

技術領域

本發明屬于涂層制備技術領域，具體涉及一種銅表面用TiC-Si固溶體導電涂層的制備方法。

背景技術

傳統導電涂層常用Au、Ag通過電鍍的方法制備，Au、Ag的電阻率很低，可以改善導電、導熱性，但它的耐磨性差，大大降低了電觸頭的使用壽命，而且大幅度提升了成本，并且電鍍的過程會產生污染環境的廢液。納米陶瓷復合涂層在電接觸領域已成為Au、Ag的有競爭力的替代品，通過磁控濺射法在Cu基體制備可以得到相較于Au、Ag導電涂層具有更好的耐磨性、導電性和低的接觸電阻的TiC-Si固溶體導電涂層，但是在沉積過程或高溫環境中Cu擴散到表面形成氧化銅、氧化亞銅導致電學性能下降，因此要在基體和涂層之間增加基體的擴散勢厽，傳統的方法是電鍍一層Ti作為Cu的擴散阻擋層，但電鍍的過程會產生污染環境的廢液，且工藝復雜。因此，尋找一種能夠提高TiC-Si固溶體導電涂層導電導熱性，耐磨性并且工藝更為優化，效率更高，成本更低，更加環保的制備方法是非常有必要的。

發明內容

本發明的目的是提供一種銅表面用TiC-Si固溶體導電涂層的制備方法，解決了現有方法制備的導電涂層耐磨性差且成本高的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種銅表面用TiC-Si固溶體導電涂層的制備方法，具體按照以下步驟實施，

步驟1，將純度為99.99％的銅基體依次放入丙酮、無水乙醇和去離子水中進行超聲清洗，之后真空烘干；

步驟2，將經步驟1處理的銅基體放入磁控濺射真空室內的樣品臺上，采用直流磁控濺射法沉積TiC-Si固溶體導電涂層。

本發明的特點還在于，

步驟2中，采用直流磁控濺射法沉積TiC-Si固溶體導電涂層，具體步驟如下：

步驟2.1，選用純度為99.999％Ti靶作為靶材，以純度為99.999％的Ar氣作為起輝氣體，本地真空度為1.0×10^-4～4×10^-4Pa，先通入氬氣進行Ti靶的預濺射，預濺射功率為40～100W，預濺射時間5～10min；之后在將Ti靶濺射功率調至60～200W進行濺射，濺射時間為4～10min；

步驟2.2，經步驟2.1后，選用Ti₃SiC₂復合靶作為靶材，以純度為99.999％的Ar氣作為起輝氣體，本地真空度為1.0×10^-4～4×10^-4Pa，先通入氬氣進行Ti₃SiC₂復合靶的預濺射，預濺射功率為60～100W，預濺射時間為6～12min，再將Ti₃SiC₂復合靶的濺射功率調至100～250W進行濺射，濺射時間為30～180min，即可得到TiC-Si固溶體導電涂層。

步驟2.1中，預濺射和濺射時，氬氣流量為15～60ml/s，銅基體溫度為25～300℃，靶材與銅基體之間的距離為4～10cm，濺射氣壓為1～3Pa，沉積厚度為0.5～3μm。

步驟2.2中，預濺射和濺射時，氬氣流量為30～60ml/s，銅基體溫度為25～300℃，濺射氣壓為3～7Pa，靶材與銅基體之間的距離為4～10cm，沉積厚度為1～5μm。

步驟1中，清洗時間均為10～15min。