30CrMnSiNi2A鋼表面二極濺射鍍鉭層的結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、金屬鉭具有高熔點(diǎn)、耐蝕性強(qiáng)、導(dǎo)電性好等優(yōu)異性能，因此被廣泛應(yīng)用于航天、電子、汽車、軍事、化工等領(lǐng)域。磁控濺射是一種常用的鉭膜沉積技術(shù)，但其存在靶材利用率不高這一問(wèn)題，對(duì)于貴金屬鉭來(lái)說(shuō)，會(huì)明顯提高其鍍膜成本。相對(duì)于磁控濺射，二極濺射具有沉積膜層均勻性好、靶材利用率高、操作簡(jiǎn)單成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。本文采用二極濺射的技術(shù)在30CrMnSiNi2A鋼基體的表面沉積了鉭薄膜，并研究了沉積參數(shù)——工作氣壓、基體偏壓、基體溫度和沉積時(shí)間對(duì)鉭膜結(jié)構(gòu)及性能的

2、影響。結(jié)果表明，膜層的表面呈三維島狀生長(zhǎng)，薄膜的沉積速率隨基體溫度的升高呈先減后增的趨勢(shì)，隨工作氣壓和基體偏壓的增大呈先增后減的趨勢(shì)，膜層發(fā)生部分氧化，物相組成主要包括Ta、Ta2O、TaO、TaO2、Ta2O5、TaC等。
　　針對(duì)沉積鉭膜氧含量高的問(wèn)題，采取了沉積時(shí)通入適量的還原氣體H2以及鍍膜前烘烤加熱去除真空室壁吸附氣體兩項(xiàng)改進(jìn)措施來(lái)降低膜層中氧含量。研究結(jié)果表明，兩項(xiàng)措施均對(duì)降低鉭膜中氧含量起到了一定作用，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，H2

3、的通入對(duì)鉭膜沉積均勻性影響不大，膜層表面粗糙度隨Ar分壓的增加而增大，烘烤除氣后薄膜物相主要以α-Ta，β-Ta和Ta2O5形式存在。
　　對(duì)氧含量較低的鉭膜進(jìn)行硬度及耐蝕性研究。硬度研究結(jié)果顯示，鉭膜硬度在8GPa~13GPa范圍內(nèi)，并隨工作氣壓和基體偏壓的升高而增大，隨基體溫度和沉積時(shí)間的提高呈先增后減趨勢(shì)；耐蝕性研究結(jié)果顯示，經(jīng)鹽霧腐蝕后，鍍膜樣品外觀評(píng)級(jí)比原始基體提高了1~5級(jí)，經(jīng)電化學(xué)腐蝕后，相對(duì)于原始基體而言，鍍膜樣品