PVD镀黑.doc

黑色实验总结
1、材料对比
⑴ TiC
TiC是最常见、最经济的一种黑色硬质膜。颜色可以做到比较深,耐磨性能也很好,但其色调不够纯正,总是黑中略带黄色。并且由于钛的熔点相对较低,在溅射时易出现大的颗粒,使其光令度不易得到改善。防指印的能力也不好,擦后变黄、变朦。
⑵ CrC
CrC的总体色调相对TiC要好,虽然达不到TiC那样黑,但更纯正,带白。由于铬在溅射时直接由固态直接变为气态,故虽然铬的溅射系数很大,膜层沉积速率很快,但其光令度却比TiC好。防指印性能也比TiC好。Cr为脆性材料,膜层的残余应力对耐磨性能的影响尤为重要。
⑶ TiAlC
由于铝有细化晶粒的作用,所以TiAlC膜层的光令度和防指印的能力均较好。但是铝的熔点很低,要求铝靶的冷却效果要好,施加在铝靶上的功率也不能太大。从TiAlC膜层本身来说,也要求铝的含量要低,不然不够黑。但如果铝靶的功率太低,很容易中毒。建议采用平面铝靶或使用一定铝含量的铝钛合金靶材。
⑷ TiCrAlC
TiCrAlC是用小平面靶试电的,结果光令度和防指印的能力很好,这可能有两个原因:①材料本身的光令度和防指印的能力较好;②采用平面靶轰击打底。其耐磨能力也比较好,这可能是由于:①TiCrAl靶材致密;②TiCrAlC本身比较耐磨;③小平面靶的功率密度比较高,溅射出的粒子能量较高,故膜层致密。
⑸
是一种硬度与耐磨性能较好的薄膜,其颜色甚至可以比TiC更黑,手摸起来不光滑,有粘粘的感觉,但防指印的能力却很好,擦后不会变色,也不会变朦。
2、实验机配置
⑴电源
① AE中频电源
AE电源的精度很高,对靶材的要求不高,电源自我保护的能力比较强,也因此对真空度等外界条件的要求更苛刻,易灭辉。镀出的CrC膜层光令度与防指印的效果较好,但颜色黑中带蓝。耐磨性能也是试过的电源中最好的。
②新达中频电源
新达电源的功率比较大,可以并机使用的它的一大优势。镀出的CrC膜层很黑,但带白,耐磨能力比AE电源镀出的膜层要查差。
③盛普中频电源
盛普电源的稳定性相对其它电源来说要差一些,实际功率不大。镀出的CrC膜层略显黄色,并且不耐磨。
④实力源中频电源
实力源电源的功率是最大的,但是在低功率使用时辉光不稳定,大功率时噪音又比较大。
⑤盛普直流电源
直流电源的辉光呈蓝色,说明溅射出的粒子的能量高一些。但直流电源镀膜时迟滞效应比较严重,镀膜时对膜层的颜色控制要难一些。
⑵磁控溅射靶
①直接水冷铬靶VS间接水冷铬靶
直接水冷靶由于其冷却效果比较好,故可以使用较大功率的电源。(一般直冷的功率密度≤25W/cm2,间冷的功率密度≤15~20W/cm2)溅射出的金属颗粒更细小。在试电时直接水冷铬靶使用的是新达电源和AE电源,间接水冷铬靶使用的是盛普电源,结果是直接水冷铬靶镀出的CrC各项性能要好(电源也有影响)。并且,直接水冷铬靶中毒要浅,洗靶时间短。另外,间接水冷铬靶接AE电源时的辉光是蓝色的,溅射出的粒子能量高,再加上Cr的纯度比直接水冷铬靶高,有可能得到更好的镀层。在功率为3KW时,,可以用于柱靶轰击打底实验。
平面靶VS圆柱靶
平面靶的冷却效果要比圆柱靶要好,所以通常可以镀出更好的膜层。由于平面靶的刻蚀地方不变,所以不易中毒,可以得到较厚的薄膜。如今试电的