射頻濺射法制備氮化鋯薄膜工藝與性能分析①

胡六平

(新余市渝水區(qū)羅坊鎮(zhèn)中心衛(wèi)生院 江西新余 338008)

射頻濺射法制備氮化鋯薄膜工藝與性能分析①

胡六平

(新余市渝水區(qū)羅坊鎮(zhèn)中心衛(wèi)生院 江西新余 338008)

現(xiàn)如今口腔不銹鋼材料表面已經(jīng)研發(fā)出了許多工藝,本文主要是分析在其表面采用射頻電源磁控濺射一層氮化錯(cuò)薄膜對(duì)薄膜形貌、顏色等方面的影響。運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)可以大大的減少成本,使材料集外觀、美感、安全性為一體,同時(shí)還大大的提升了材料的各項(xiàng)性能。

射頻濺法 氮化鋯薄膜 性能分析

1 濺射鍍膜和射頻濺射

目前薄膜的制備方法可分為物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積兩種。氮化鋯薄膜的這項(xiàng)工藝主要是依靠物理氣相沉積技術(shù)(PVD)制備的。濺射技術(shù)制備ZrN薄膜一般采用的是以純Zr為靶材,一般選用氫氣作為濺射用的惰性氣體,氫氣的濺射率最高。ZrN薄膜的形成主要是用氫離子轟擊Zr靶并通入氮?dú)?利用濺射出來(lái)的錯(cuò)離子和電離產(chǎn)生的氮離子沉積到基體上。

2 鍍膜制備方案

影響膜層結(jié)構(gòu)和性能的直接因素是鍍膜的工藝參數(shù)。氮?dú)夥謮?、濺射時(shí)間、濺射功率、基體加熱溫度是濺射鍍膜工藝的主要參數(shù)。我們采用了以下2種方法來(lái)對(duì)氮化鋯薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響進(jìn)行評(píng)估。

2.1 不同氮?dú)夥謮合碌牡啽∧さ闹苽?/h3>

為了測(cè)試不同氮?dú)夥謮簩?duì)氮化鋯薄膜表面形貌、結(jié)構(gòu)、顏色和性能的影響,保持濺射功率、基體加熱溫度、濺射時(shí)間恒定。功率為200W,時(shí)間為30tnin,基體加熱溫度200℃。氮?dú)夥謮喊?5%,35%,45%,55%,65%,75%分別記錄到試樣序號(hào)RF-n-1,RF-n-2,RF-n-3,RF-n-4,RF-n-5,RF-n-6。

圖1 濺射功率為150W X射線衍射譜

圖2 濺射功率為200W X射線衍射譜

2.2 不同濺射時(shí)間下的氮化鋯薄膜的制備

為了研究不同濺射時(shí)間對(duì)氮化鋯薄膜表面形貌、結(jié)構(gòu)、顏色和性能的影響,保持濺射功率為200W、基體加熱溫度為200℃、氮?dú)夥謮汉愣?5%。濺射時(shí)間按15、30、45、60min分別記錄到試樣序號(hào)RF-t-1,RF-t-2,RF-t-3,RF-t-4中。

3 實(shí)驗(yàn)

3.1 對(duì)氮化鋯薄膜顏色的影響

(1)氮所分壓的影響。為了研究不同氮?dú)夥謮簩?duì)射頻濺射法制備的氮化鋯薄膜顏色的影響,保持濺射功率為200W、基體加熱溫度為200℃、濺射時(shí)間恒定為30min。氮?dú)夥謮悍譃檫x擇為25%、35%、45%、55%、65%、75%。從結(jié)果可以看出當(dāng)?shù)獨(dú)夥謮簭?5%增加到75%時(shí)氮化鋯薄膜顏色為暗金紅色而且?guī)缀鯖](méi)有改變。所以,采用射頻濺射法制備氮化2鋯,氮?dú)夥謮簩?duì)薄膜顏色幾乎沒(méi)有影響。

(2)濺射時(shí)間的影響。為了研究不同濺射時(shí)間對(duì)氮化錯(cuò)薄膜顏色的影響,保持濺射功率200W、基體加熱溫度200℃、氮?dú)夥謮汉愣?5%。濺射時(shí)間選擇為15、30、45、60min。當(dāng)濺射時(shí)間從15min增加到60min時(shí)氮化錯(cuò)薄膜顏色從淡棕色變?yōu)樯钭睾谏?顏色逐漸加深。所以,采用射頻濺射法制備氮化錯(cuò),隨著濺射時(shí)間的增加,薄膜的顏色逐漸加深。

3.2 射頻濺射X射線衍射分析

圖1、圖2是濺射功率變化(150、200W),其他工藝參數(shù)保持不變,濺射時(shí)間30tnin、氮?dú)夥謮?5%、基體加熱溫度200℃的射頻濺射氮化鉛薄膜X射線衍射譜圖。從圖中可以看出濺射功率增加,氮化錯(cuò)薄膜呈現(xiàn)晶態(tài),而且晶態(tài)結(jié)構(gòu)稍微變得明顯,所以濺射功率對(duì)氮化錯(cuò)結(jié)構(gòu)影響很小。

4 結(jié)語(yǔ)

(l)該方法濺射過(guò)程穩(wěn)定,沉積薄膜致密,粗糙度很小。(2)氮?dú)夥謮簩?duì)薄膜顏色幾乎沒(méi)有影響,而濺射功率和濺射時(shí)間增加,薄膜顏色明顯變深。(3)當(dāng)?shù)獨(dú)夥謮簭?5%上升到35%薄膜的顯微硬度呈下降趨勢(shì),當(dāng)?shù)獨(dú)夥謮簭?5%上升到75%薄膜的顯微硬度呈上升趨勢(shì);當(dāng)濺射功率增加時(shí),氮化鋯薄膜的顯微硬度變化不明顯;濺射時(shí)間從30min上升到60min時(shí),氮化鋯薄膜的顯微硬度降低。

[1]黃焱球,劉梅冬,曾亦可,等.ZnO薄膜及其性能研究進(jìn)展[J].無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào),2001,16(3)：391～397.

[2]楊鈺瑛,孫維連,李新領(lǐng),等.采用中頻反應(yīng)磁控濺射技術(shù)沉積氮化鋯薄膜[J].材料熱處理學(xué)報(bào),2007,28(2)：30～32.

R9

A

1672-5654(2011)05(a)-0044-01

胡六平(1975～)：男,漢族,新余市渝水區(qū)羅坊鎮(zhèn)中心衛(wèi)生院醫(yī)師,大專,研究方向;口腔醫(yī)學(xué)。

2011-03-08