磁控溅射用旋转阴极磁场装置的结构设计及磁场分析

针对现有磁控溅射装置在镀膜工作中靶面阴极磁场分布不均匀的问题,设计了一种新型旋转阴极磁场装置。该装置通过旋转机构带动磁场做圆周运动,利用凸轮机构使磁场做上下直线运动。首先,利用3D软件绘制出该装置的三维模型;其次,对阴极磁场磁感应强度进行了有限元分析;最后,通过调整磁轭高度、伸出臂长度以及磁轭-靶材间距优化了磁场,并将优化前后的数值模拟曲线进行了对比分析。结果表明,优化后阴极磁场磁感应强度曲线的均匀度由21%改善到6%,有效改善了靶面磁场均匀性,有利于保证磁控溅射的稳定运行。

旋转阴极展成电解加工的间隙特性及光整直纹面的误差计算

旋转阴极展成电解加工主要用于型面的光整加工 ,其最终加工间隙决定了型面精度。对进给速度、初始切深、阴极半径这 3个影响最终加工间隙的关键因素进行了试验研究 ,结果表明旋转阴极展成电解加工具有相当好的间隙稳定性和整平能力 ,并且由于间隙和阴极半径小 ,用其光整加工直纹面产生的几何误差远小于铣刀加工 ,对此进行了理论计算。

磁控溅射旋转阴极的换热计算与流固热耦合分析

分析了影响旋转阴极换热的因素,提出一种阴极冷却系统的设计方案。基于流体力学、传热学理论,根据整理自实验结果的相似准则和经验公式,应用所设计的旋转阴极换热数学模型进行了水冷系统性能参数计算,并通过有限元模拟的流固热耦合方法分析,数值仿真研究了实际工作状态下的阴极瞬态换热,得到阴极换热状态及温度分布随时间变化的规律,进一步验证了换热数学模型水冷系统性能参数计算结果。这种结合数值计算和有限元仿真的研究思路及方法,可为旋转阴极冷却系统的设计和优化提供理论依据和重要参考。

旋转阴极对金刚石—镍复合膜品质的影响

自行设计并制作了阴极旋转装置,将其应用于实验,通过电铸法制备了金刚石—镍复合膜.研究了阴极旋转速度和放置倾角对复合膜品质的影响,利用电感测微仪、维氏硬度计和扫描电子显微镜对复合膜进行检测.结果表明:当阴极基体转速为30r/min、施镀面与水平面夹角为45°时,复合膜品质最佳;与无阴极旋转条件下对比,金刚石—镍复合膜的品质有很大提高.

溅射技术：从平面阴极到旋转阴极及其所带来的优越之处

上世纪七、八十年代，采用平面磁控阴极大面积溅射技术镀制的阳光控制膜和低辐射膜被引入市场，以达到节能的效果。随着市场的发展与成熟，玻璃装配制造商们不仅对镀膜性能提出更高的要求，还要求更高的成品率和更低的生产成本。于上世纪80年代末到90年代初出现的旋转阴极技术对此需求提供了解决方案。旋转磁控阴极技术需要可靠高功率中频交流溅射电源的开发和使用，以充分发挥它们的潜力。

旋转阴极支撑端头装置设计

介绍了一种可有效提高靶材利用率(可达80%以上),减少非溅射区沉积问题的磁控溅射旋转阴极的支撑端头的结构设计,使得真空镀膜的非溅射区面积减小60%以上,克服矩形平面阴极高成本、低质量的技术缺点。

不同阴极运动状态下镍-金刚石刀具性能研究

利用复合电沉积技术制备了超薄镍-金刚石刀具。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)对刀具的成分及微观组织结构进行了表征。探究了不同阴极运动状态对刀具微观结构、硬度、耐磨性及金刚石微粒均匀性的影响。首次采用阴极自旋转方式制备镍-金刚石刀具。结果表明:阴极旋转所制备的刀具要优于阴极不旋转所制备的刀具。

阴极旋转式电解机的设计及制备纳米铜粉

设计了一种制备微细金属粉末的阴极旋转式电解机。该电解机的阴极板可以旋转并且转速可调。通过控制适当的工艺参数,可以制备粒度20～50nm、形态近球形的铜纳米粉末。

旋转圆柱靶磁控溅射阴极的磁场模拟及结构设计

基于旋转圆柱靶磁控溅射阴极的工作原理,建立其结构模型,并应用ANSYS有限元方法对旋转靶阴极磁场进行了模拟计算,得到了磁场分量Bx在靶材表面上的二维磁场分布规律。通过调节磁铁的宽和高、磁铁间夹角以及设置可移动磁性挡板等方法优化磁场并设计了一种新型磁场结构旋转靶。本研究为旋转靶磁控溅射阴极的磁场结构设计提供了理论依据。

阴极旋转电解法制备纳米铜粉的实验研究

本文介绍了一种阴极旋转电解法制备纳米铜粉的方法。通过正交实验得出了电流密度、H+浓度、Cu2+浓度最佳参数,研究了分散剂、阴极板转速对制粉的影响,并对其原理进行了分析。制备出了粒径在20～50nm,形貌近似球形的纳米铜粉。

阴极旋转电沉积生物陶瓷涂层的工艺研究

采用一种电化学沉积磷酸钙生物陶瓷涂层的新方法———阴极旋转电沉积工艺。通过测定涂层的XRD、界面结合强度、SEM观察表面与断面,研究了工艺的沉积特性及机理。在该工艺中,作为金属基体的阴极始终处于旋转状态,制备出比普通电沉积工艺更致密、均匀、尺寸更小的磷酸钙生物活性涂层,通过控制旋转速度制备出内部致密、外部多孔的梯度涂层,经后处理转化为羟基磷灰石涂层。通过控制旋转速度获得的梯度涂层,界面结合强度优于普通电沉积生物涂层。模拟体液浸泡后,在涂层表面先析出纳米粒子,之后成长为针状、网状,最后连接成一层。阴级旋转电沉积生物陶瓷梯度涂层具有较高的抗溶解性和生物活性。

电磁场对旋转铝液阴极法制备铝镁中间合金作用行为的研究

以MgO为电解原料,在Na_3PO_3-MgF_2体系中采用旋转铝液阴极法制备铝镁中间合金。采用熔盐电解监控仪和Teslameter测量电解过程中的反电动势、电流强度及磁场强度等工艺参数,并利用SEM及XRD技术分析了合金产物的微观结构,探讨了旋转铝液阴极合金化过程中反电动势、电流效率及合金中镁浓度的变化规律。结果表明,旋转铝液阴极化过程可有效降低反电动势,并提高电流效率及合金中镁的质量浓度。在950℃、电流5 A、外加40 mT磁场的条件下,电解3 h可制取镁含量24.5%的铝镁合金,电流效率可达83%。所得合金样品组织致密,各元素在合金中的分布较均匀,合金物相主要为Al_(12)Mg_(17)。

电沉积方式对Ni-ZrO_2纳米复合镀层耐腐蚀性能的影响

目的改善Ni-ZrO2纳米复合镀层的耐腐蚀性能。方法分别采用普通电沉积、旋转阴极电沉积、超声电沉积和超声-旋转阴极电沉积四种方式制备Ni-ZrO2纳米复合镀层,分析镀层的ZrO2含量和微观形貌,研究镀层的耐腐蚀性能。结果普通电沉积镀层的ZrO2含量高,但晶粒粗大,组织不够致密,腐蚀速率高,腐蚀后的微观表面存在很多大的腐蚀坑洞。旋转阴极和超声辅助电沉积的镀层ZrO2含量较低,但晶粒有所细化,耐腐蚀性能提高。超声-旋转阴极电沉积的镀层ZrO2含量最低,但晶粒细化程度最高,组织致密度也最好,腐蚀速率低,表面腐蚀特征不明显。结论超声场和旋转阴极都会影响镀层的组织结构和ZrO2含量,超声波和旋转阴极协同作用下的效果最为显著,制备的纳米复合镀层耐腐蚀性能最好。

Al_2O_3/Ni功能梯度材料电沉积工艺的研究

功能梯度材料的组成和结构呈梯度变化并呈适应使用环境要求的梯度分布。在瓦特型镀镍溶液中,利用复合电沉积的技术,制备了Ni/Al2O3梯度镀层。通过改变镀液中Al2O3颗粒的浓度、阴极电流密度、镀液的搅拌速度3种工艺参数,研究了Al2O3颗粒在形状为正八面体的阴极上的复合镀层的分布规律。对Al2O3颗粒在复合镀层内的含量进行了测量并对镀层断面的金相照片进行了观察和分析,得出了制备梯度镀层的最佳工艺。试验结果表明,在适当的工艺参数下,通过旋转阴极,能够制取Ni/Al2O3梯度镀层。为制备梯度复合材料提供了一种新的方法。

硬质粒子扰动下铜电沉积研究

使用常规旋转电极电沉积技术,引入陶瓷球等一类硬质粒子,在旋转电极的带动下,使陶瓷球不断磨擦和撞击阴极表面而实现电铸铜.对比酸性溶液电铸铜和碱性溶液电铸铜,发现硬质粒子在电沉积过程中能扰动离子的放电过程,并影响电铸层的组织结构.但由于二者放电机理不同,前者形成的电铸层表面布满尖状毛刺,而后者则表面尖刺消失,但脆性大.SEM和XRD测试表明,由碱性电铸液沉积的电铸铜层,表面光亮平整,晶粒致密,大小约为100～300 nm,其结晶形态接近无序取向.

氟硼酸盐体系电沉积因瓦合金箔的工艺研究

在含有0.75mol/LNi(BF4)2·6H2O,0.05～0.25mol/LFe(BF4)2,0.5mol/LH3BO3,30g/LNaBF4和0.5g/L糖精的镀液中,以316L不锈钢作为旋转阴极,电沉积制备了因瓦合金箔。讨论了镀液中亚铁离子含量、阴极旋转速率、温度、pH、电流密度等5个因素对合金箔中铁含量及阴极电流效率的影响,确定了最佳工艺条件为:Fe2+浓度0.15mol/L,温度45～55°C,pH2.5～3.0,电流密度18～25A/dm2,阴极旋转速率600～900r/min。所得合金箔光亮致密,柔韧性好,其Fe含量稳定在62%～66%,达到了因瓦合金的组分要求。

真空镀膜玻璃技术的新成就

孪生磁控和旋转磁控阴极相对于平面磁控阴极的优势及对镀制Ｌｏｗ － Ｅ 膜及ＩＴＯ

电解制造铜箔铅基合金阳极行为

电解制造铜箔采用旋转阴极辊,阳极则采用铅银合金制成的环形板,达到与旋转阴极辊平行,以保证电解过程的长期稳定连续进行,使铜箔源源不断地在阴极上析出.