磁控溅射微纳米膜的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种磁控溅射微纳米膜的方法，尤其是一种通过电流增加外加磁场的磁场强度优化得到微纳米复合膜的方法。
【背景技术】
[0002]磁控溅射是指物体以离子撞击时，被溅射飞散出来，溅射飞散的物体附着于目标基体上而制成薄膜，如日光灯的电极被溅射出而附著于周围所形成溅镀现象。要制作这一溅射薄膜，至少需要有装置薄膜的基板及保持真空状况的道具(内部机构)，这种道具即为一制作空间，并使用真空栗将该制作空间内的气体抽出。
[0003]在磁控溅射真空室内往往因为偏压能力的不足导致电离的粒子轰击基体的数量不足，使所需要溅射的时间增长，导致对基体溅射的不足复合膜能力的下降、以及真空室内磁场强度的不足氮气的离化率不足、可供轰击靶材的氮离子浓度下降使其与铬离子在基体上的结合程度减弱，从而导致基体上的微纳米复合膜接触角减小疏水性下降。
[0004]现有条件下一般会增大偏压电压以提高离子的偏压能力、电离率，但是增大电压会导致设备局部电压的不稳，影响离子的结合率影响真空室的密封性，会出现铬离子外漏对人体造成靶中毒，具有很大的危害。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种磁控溅射微纳米膜的方法，得到的微纳米复合膜具有更好的疏水性、耐磨性和耐腐蚀能力。
[0006]按照本发明提供的技术方案，所述磁控溅射微纳米膜的方法，其特征是，包括以下步骤:
(1)在磁控溅射真空室外侧的外靶上缠绕铜丝，将真空室和真空室内的内靶清理干净，把基体放置在内靶上，封闭真空室；
(2)对真空室抽真空，真空度为105?10 6Pa,向真空室中输入氮气和氩气填充真空室，氮气和氩气的比例为1:3 ;
(3)控制铜丝的电流值在4?13A，并使内革E经磁控派射在基体表面形成微纳米膜；首先采用镍靶对基体轰材轰击lOmin，再关闭镍靶打开铬靶轰击基体3min形成CrN膜，再关闭铬靶打开钛靶轰击基体Smin形成TiN膜，最后关闭钛靶打开铬靶轰击基体15min形成Cr-CrN复合膜。
[0007]进一步的，所述基体为经高频振荡清洗后的不锈钢薄板。
[0008]进一步的，所述铜丝的缠绕匝数为320匝。
[0009]本发明克服了现有的不足，提高了磁控溅射偏压室内的偏压能力、真空室内离子离化率减少对人体的伤害，提高作业时的效率。
【附图说明】
[0010]图1为实施例一得到的基体表面复合膜在电子显微镜下的接触角实验结果。
[0011]图2为实施例二得到的基体表面复合膜在电子显微镜下的接触角实验结果。
[0012]图3为实施例三得到的基体表面复合膜在电子显微镜下的接触角实验结果。
[0013]图4为实施例三得到的基体表面复合膜的电镜图。
[0014]图5为对比例一得到的不锈钢表面微纳米复合膜的表面接触角实验结果。
[0015]图6为对比例一得到的基体表面复合膜的电镜图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0017]实施例一:一种磁控溅射微纳米膜的方法，包括以下步骤:
(1)在磁控溅射真空室外侧的外靶上缠绕320匝铜丝，将真空室和真空室内的内靶清理干净，把基体放置在内靶上，封闭真空室；所述基体采用经高频振荡清洗后的25mmX 25mm的不锈钢薄板；
(2)对真空室抽真空，真空度为105，向真空室中输入氮气和氩气填充真空室，氮气和氩气的比例为1:3 ;
(3)控制铜丝的电流值在4A，并使内靶经磁控溅射在基体表面形成微纳米膜；首先采用镍靶对基体轰材轰击lOmin，再关闭镍靶打开铬靶轰击基体3min形成CrN，再关闭铬靶打开钛靶轰击基体Smin形成TiN，最后关闭钛靶打开铬靶轰击基体15min形成Cr-CrN复合膜。
[0018]实施例二: 一种磁控溅射微纳米膜的方法，包括以下步骤:
(1)在磁控溅射真空室外侧的外靶上缠绕320匝铜丝，将真空室和真空室内的内靶清理干净，把基体放置在内靶上，封闭真空室；所述基体采用经高频振荡清洗后的25mmX 25mm的不锈钢薄板；
(2)对真空室抽真空，真空度为106Pa,向真空室中输入氮气和氩气填充真空室，氮气和氩气的比例为1:3 ;
(3)控制铜丝的电流值在13A，并使内靶经磁控溅射在基体表面形成微纳米膜；首先采用镍靶对基体轰材轰击lOmin，再关闭镍靶打开铬靶轰击基体3min形成CrN，再关闭铬靶打开钛靶轰击基体Smin形成TiN，最后关闭钛靶打开铬靶轰击基体15min形成Cr-CrN复合膜。
[0019]实施例三:一种磁控溅射微纳米膜的方法，包括以下步骤:
(1)在磁控溅射真空室外侧的外靶上缠绕320匝铜丝，将真空室和真空室内的内靶清理干净，把基体放置在内靶上，封闭真空室；所述基体采用经高频振荡清洗后的25mmX 25mm的不锈钢薄板；
(2)对真空室抽真空，真空度为5X10 6Pa,向真空室中输入氮气和氩气填充真空室，氮气和氩气的比例为1:3 ;
(3)控制铜丝的电流值在10A，并使内靶经磁控溅射在基体表面形成微纳米膜；首先采用镍靶对基体轰材轰击lOmin，再关闭镍靶打开铬靶轰击基体3min形成CrN，再关闭铬靶打开钛靶轰击基体Smin形成TiN，最后关闭钛靶打开铬靶轰击基体15min形成Cr-CrN复合膜。
[0020]对比例一:其它条件同实施例三，铜丝上电流以值为0A。
[0021]测量实施例一、实施例二、实施例三和对比例一得到的基体表面复合膜的接触角大小，实施例一?实施例三得到的基体表面接触角大小为100°、97°、102°，具体如图1?图3所示，分别为实施例一?实施例三得到的基体表面复合膜在电子显微镜下的接触角实验结果，大具有很好的润湿性和铺展性。图4为实施例三得到的基体表面复合膜的电镜图，可以看到不锈钢表面的微纳米复合膜结构分布均匀。
[0022]图5为对比例一，即在没有外加磁场时(即铜线不通电情况下)得到的不锈钢表面微纳米复合膜的表面接触角大小，可以看出其疏水性较差。图6为对比例一得到的基体表面复合膜的电镜图，可以看到其微纳米的复合膜分布不均匀。
[0023]本发明利用电流通过复合等离子体注入和沉淀系统在不锈钢材料表层的形成的一种微纳米复合膜，调节电流的大小增加Cr革E、Ti IE Ni革E外加螺线圈的N极磁场能力，增加外加磁场的磁场强度和非平衡能力，提升磁控溅射真空室内高纯氮气的离化率，通过Cr靶Ti靶Ni靶轰击不锈钢表面使氮化铬的形成能力上升，使不锈钢形成的微纳米复合膜膜基结合力增强，复合膜的表面疏水能力、耐磨性、耐腐蚀性。
[0024]本发明增加外加磁场使磁控溅射真空室内的偏压磁场强度增加，不锈钢表面所形成微纳米复合膜结构其接触角(润湿角)的角度增大到90°~107°，形成的微纳米复合膜结构表面的疏水能力增强。
【主权项】
1.一种磁控溅射微纳米膜的方法，其特征是，包括以下步骤:(1)在磁控溅射真空室外侧的外靶上缠绕铜丝，将真空室和真空室内的内靶清理干净，把基体放置在内靶上，封闭真空室；(2)对真空室抽真空，真空度为105?10 6Pa，向真空室中输入氮气和氩气填充真空室，氮气和氩气的比例为1:3 ;(3)控制铜丝的电流值在4?13A，并使内革E经磁控派射在基体表面形成微纳米膜；首先采用镍靶对基体轰材轰击lOmin，再关闭镍靶打开铬靶轰击基体3min，再关闭铬靶打开钛革El轰击基体8min，最后关闭钛革E打开络革E轰击基体15min。2.如权利要求1所述的磁控溅射微纳米膜的方法，其特征是:所述基体为经高频振荡清洗后的不锈钢薄板。3.如权利要求1所述的磁控溅射微纳米膜的方法，其特征是:所述铜丝的缠绕匝数为.320 匝。
【专利摘要】本发明涉及一种磁控溅射微纳米膜的方法，其特征是，包括以下步骤：（1）在磁控溅射真空室外侧的外靶上缠绕铜丝，将真空室和真空室内的内靶清理干净，把基体放置在内靶上，封闭真空室；（2）对真空室抽真空，真空度为10-5～10-6Pa，向真空室中输入氮气和氩气填充真空室，氮气和氩气的比例为1:3；（3）控制铜丝的电流值在4～13A，并使内靶经磁控溅射在基体表面形成微纳米膜；首先采用镍靶对基体轰材轰击10min，再关闭镍靶打开铬靶轰击基体3min形成CrN膜，再关闭铬靶打开钛靶轰击基体8min形成TiN膜，最后关闭钛靶打开铬靶轰击基体15min形成Cr-CrN复合膜。本发明提高了磁控溅射偏压室内的偏压能力、真空室内离子离化率减少对人体的伤害，提高作业时的效率。
【IPC分类】C23C14/35, C23C14/16, C23C14/06
【公开号】CN105112874
【申请号】CN201510615099
【发明人】魏忠, 崔豪杰
【申请人】无锡市中捷减震器有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月24日