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电弧离子镀内孔镀膜研究

孙亮  
【摘要】: 内孔镀膜问题是当今表面工程领域亟待解决的重要问题之一,技术难点在于等离子体不能有效地输运到内孔深处,导致镀膜深度较小、质量较差。提高孔内部等离子体密度是内孔沉积高质量薄膜的前提,通过等离子体内引等手段能有效提高孔内部等离子体密度,获得性能良好的薄膜,从而提高工程应用中有内孔工件的使役寿命。等离子体对于磁场有着很强的敏感性,镀膜的工艺方法对于等离子体行为也有着较大的影响,本文从外加磁场和偏压形式两方面入手,进行内孔镀膜实验研究,从而达到等离子体内引的目的。 论文设计了三部分实验:一部分对规格为Φ50mm×200mm×5mm的盲管分别施加直流偏压、脉冲偏压、脉冲偏压加磁场在其内壁沉积TiN薄膜,另一部分在脉冲偏压基础上添加永磁体在规格为10mm×10mm×50mm的方口模具内壁沉积DLC薄膜,考察脉冲偏压和外加磁场对内孔镀膜实验的影响;最后一部分又进行了等离子体诊断辅助实验,进一步去验证外加磁场带来的等离子体密度改变对内孔镀膜实验的影响。 实验结果表明,按照显微硬度不低于20GPa划分,深管内壁沉积TiN薄膜在直流偏压、脉冲偏压、脉冲偏压加磁场获得的深径比(既镀膜深度与管口径之比)分别为1:1、1.4:1、2:1,呈递增趋势;按照膜厚不明显陡降区域划分,深孔模具内壁沉积DLC薄膜外加磁场情况下获得的深径比为2.0,比未加磁场提高30%;未加磁场时沉积腔室中等离子体密度约为4.2×1010cm-3,添加磁场后等离子体密集区密度高达9.2×1010cm-3;说明采用磁场与脉冲偏压优化组合的工艺方法,能够达到等离子体内引从而提高镀膜质量的目的。


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