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直流反应磁控溅射法在3003铝箔表面制备薄膜的研究

作　者: 黄晓辉
导　师: 左秀荣
学　校: 郑州大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 磁控溅射 3003铝箔 不锈钢 (Ti,Al)N ITO AlMo
分类号: TG174.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


3003铝箔耐蚀、导电、导热性能好,广泛应用于电子及微电子工业、能源、信息科学等领域。但是3003铝箔表面存在光泽度低、微观组织结构难以控制、生产工艺要求高等一些缺点,解决办法主要有两种:内部组织细化和表面改性。本论文主要采用直流反应磁控溅射的方法,分别选择不锈钢靶、钛靶、ITO靶和钼靶进行溅射试验,在3003铝箔表面成功制备出薄膜,并进一步研究了不同靶材不同溅射参数溅射的薄膜的微观组织和性能,试验结果如下:在铝箔表面采用直流磁控溅射法制备不锈钢薄膜,选择功率300W、衬底温度320℃、溅射时间40min时,在铝箔表面制备的不锈钢薄膜纳米晶粒细小且分布均匀,表面微观组织均匀,呈现出美观的金属光泽,制备的不锈钢薄膜与基材结合良好。在铝箔表面制备不锈钢薄膜后,铝箔硬度、耐磨性能大幅度提高,并且具备一定耐蚀能力。采用钛靶在不同氮流量下制备（Ti,Al）N薄膜,选择功率300W、衬底温度280℃、溅射时间40min时,可在铝箔表面生成晶粒尺寸细小,与基材结合良好的（Ti,Al）N薄膜,可增加铝箔的表面硬度,提高表面耐蚀性能及表面光泽度。氮流量对（Ti,Al）N薄膜影响显著,氮流量为7sccm时,即氮与氩比例为7:10时候得到的（Ti,Al）N薄膜晶粒最细小、致密,小尺寸纳米化的晶粒对提高铝箔耐磨性和耐蚀性最佳,但制备速率最低,导致薄膜厚度最薄,受基材影响,硬度增幅最小。在铝箔表面制备ITO薄膜,进行溅射试验,选择溅射功率210W,衬底温度120℃,溅射时间20min时,制备的ITO薄膜主要生成In2O3、InxSnyO、InAlMnO4、MnSnO3物相,薄膜与基材结合良好,薄膜纳米晶粒细小,表面颜色接近无色,表面硬度提高,并且具备一定耐磨损和耐蚀性能。选用钼靶在铝箔表面进行溅射试验,在铝箔表面薄膜表面成功制备出AlMo3、Al3Mo薄膜,与基材结合良好,表面硬度比原始面高,表面光泽度高,能增大铝箔单位比表面积。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-19
  1.1 引言  8-9
  1.2 Al-Mn系合金及其研究现状  9-12
  1.3 3003铝箔应用现状及存在问题  12-13
  1.4 薄膜技术及发展现状  13-15
  1.5 磁控溅射原理及过程  15-18
  1.6 本研究的主要意义及内容  18-19
第二章 试验方案及试验过程  19-25
  2.1 试验方案  19-20
  2.2 试验过程  20-25
    2.2.1 制样过程  20
    2.2.2 磁控溅射试验过程  20-21
    2.2.3 性能测试过程  21-25
第三章 不锈钢薄膜的制备及其性能研究  25-35
  3.1 引言  25
  3.2 试验材料与方法  25-26
  3.3 试验结果与分析  26-33
    3.3.1 扫描电镜分析  26-28
    3.3.2 XRD分析  28-29
    3.3.3 磨损试验  29-30
    3.3.4 薄膜厚度与硬度试验  30-31
    3.3.5 盐雾试验  31-32
    3.3.6 硬度压痕及截面形貌分析  32-33
  3.4 分析与讨论  33
  3.5 小结  33-35
第四章 (Ti，Al)N薄膜的制备及其性能研究  35-47
  4.1 引言  35
  4.2 试验材料与方法  35-36
  4.3 试验结果与分析  36-45
    4.3.1 扫描电镜分析  36-37
    4.3.2 薄膜厚度与能谱分析  37-40
    4.3.3 极化曲线试验  40-42
    4.3.4 XRD分析  42-43
    4.3.5 磨损试验  43-44
    4.3.6 硬度试验  44-45
  4.4 分析与讨论  45-46
  4.5 小结  46-47
第五章 ITO薄膜的制备及其性能研究  47-54
  5.1 引言  47
  5.2 试验材料与方法  47-48
  5.3 试验结果与分析  48-53
    5.3.1 XRD分析  48-49
    5.3.2 扫描电镜分析  49-51
    5.3.3 硬度与厚度试验  51
    5.3.4 附着强度试验  51-52
    5.3.5 盐雾试验  52
    5.3.6 紫外-可见光反射率试验  52-53
  5.4 分析与讨论  53
  5.5 小结  53-54
第六章 AlMo薄膜的制备及其性能研究  54-58
  6.1 引言  54
  6.2 试验材料与方法  54-55
  6.3 试验结果与分析  55-56
    6.3.1 XRD分析  55
    6.3.2 扫描电镜分析  55-56
    6.3.3 硬度与厚度试验  56
  6.4 分析与讨论  56-57
  6.5 小结  57-58
第七章 结论  58-59
参考文献  59-66
附录  66-67
致谢  67

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 腐蚀的控制与防护 > 金属表面防护技术 > 金属复层保护
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