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語言切換

高引燃脈沖新HiPIMS模式下薄膜摩擦系數(shù)可降低到0.25

-引言-

多層薄膜能顯著改善復雜環(huán)境下部件的性能和壽命，為獲得性能良好的膜層，研發(fā)團隊提出了一種高引燃脈沖新HiPIMS放電技術。增加引燃脈沖的個數(shù)，強化了膜層的結合力，硬度以及摩擦磨損的性能。

-點睛-

采用了一種新型復合多脈沖高功率電源，脈沖電壓由高電壓、低脈寬激發(fā)瞬時大電流的引燃電壓，以及低電壓、高脈寬的維持放電的工作電壓兩部分組成。

-內(nèi)容-

新型復合多脈沖高功率電源在引燃脈沖階段高電壓激發(fā)會使得靶前產(chǎn)生雪崩電離，靶電流迅速升高，真空爐內(nèi)活性粒子數(shù)量急劇增加。引燃脈沖在脈沖周期中的個數(shù)對于放電模式以及薄膜質量有顯著的影響。

引燃脈沖個數(shù)到四時，隨著引燃脈沖數(shù)量的增多，薄膜的表面突起尺寸明顯減小，晶粒得到細化，且晶粒形貌由山峰狀變?yōu)槔忮F狀，分布趨于均勻，表面晶體更加致密。膜層排列更加緊密，大大降低膜層的粗糙度，降低摩擦因數(shù)。

HiPIMS

圖1 引燃脈沖個數(shù)為4時對薄膜摩擦系數(shù)

電子和離子以較高能量沉積在基體表面，將結合力較弱的原子濺射剝離，顯著改善薄膜的結合強度?；w表面的溫度上升，提升了沉積時粒子的遷移能量，反應離子的化學活性也增加，有效促進了反應濺射的熱力學進程，使得表面更加致密，也增加了硬度。

HiPIMS

圖2 引燃脈沖個數(shù)對涂層硬度的影響

-結論-

（1）HiPIMS新模式使薄膜硬度上升。

（2）薄膜表面粗糙度、摩擦因數(shù)0.25、摩痕寬度下降。

（3）結合力增加，三和四引燃脈沖下結合力能達到HF1。

（4）膜層厚度在引燃脈沖個數(shù)為三時最大。

-參考文獻-

[1]高凱晨,鞏春志,徐嘯塵等.高引燃脈沖新HiPIMS模式對TiN/CrN多層膜結構和性能的影響[J].中國表面工程,2022,35(05):145-154.

2023-05-29

2023-05-17