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、耐蝕性強、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題，對于貴金屬鉭來說，會明顯提高其鍍膜成本。相對于磁控濺射，二極濺射具有沉積膜層均勻性好、靶材利用率高、操作簡單成本低廉等優(yōu)點。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、基體溫度和沉積時間對鉭膜結(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，薄膜的沉積速率隨基體溫度的升高呈先減后增的趨勢，隨工作氣壓和基體偏壓的增大呈先增后減的趨勢，膜層發(fā)生部分氧化，物相組成主要包括Ta、Ta2O、TaO、TaO2、Ta2O5、TaC等。
　　針對沉積鉭膜氧含量高的問題，采取了沉積時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改進措施來降低膜層中氧含量。研究結(jié)果表明，兩項措施均對降低鉭膜中氧含量起到了一定作用，同時發(fā)現(xiàn)，H2

3、的通入對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。
　　對氧含量較低的鉭膜進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間的提高呈先增后減趨勢；耐蝕性研究結(jié)果顯示，經(jīng)鹽霧腐蝕后，鍍膜樣品外觀評級比原始基體提高了1~5級，經(jīng)電化學(xué)腐蝕后，相對于原始基體而言，鍍膜樣品