图形转移制程中贴膜的干膜结合力分析与改善

文章先分析了图形转移中贴膜过程受力并从中总结出干膜结合力产生的理论基础,又从工艺上分析总结出提升合适干膜结合力的理论,接着从工艺流程上分析总结出如何实现提升合适干膜结合力的机理,再用实验验证了提升合适干膜结合力机理的正确性;通过提升合适干膜结合力,为PCB板制造过程提高板件良率和降低报废成本提供了控制的理论依据;本理论能指导PCB行业贴膜制作流程和提高贴膜制造技术。

提高镀锌件钝化膜结合力的新工艺

对酸性氯化钾镀锌件钝化膜结合力差、易脱落原因的试验研究表明 :钝化处理液中的硝酸对钝化膜的结合力有消极的影响。通过加强镀锌钝化前的出光工序及调整钝化液中的硝酸含量 ,可显著提高镀锌件钝化膜的结合力。

压头曲率半径对硬质薄膜结合力划痕测量影响的比较研究

硬质薄膜的膜/基结合力是表征材料可靠性的重要特性参数。采用划痕法测试硬质薄膜的结合力时,有很多因素会影响到临界载荷L c的判定,例如薄膜和基底的硬度、模量,薄膜的表面粗糙度等;此外,仪器机架刚度、划痕速率、压头的曲率半径等仪器的测量参数也会影响临界载荷L c的判定。采用划痕测量法,研究了曲率半径为20μm,50μm和100μm的压头对单晶硅和304基底的亚微米类金刚石薄膜与基底的结合力测量的影响。研究结果显示:随着压头曲率半径的增加,2种材料的临界载荷也随之增大。

真空多弧离子镀薄膜结合力检测试验探究

采用MIP-700多功能离子镀膜机对4Cr14Ni14W2Mo和W9Mo3Cr4V两种不同材料进行Ti N镀膜处理工艺研究,并利用WS-2005自动划痕测量仪测量其结合力,试验表明膜层结合力与基体材料的硬度有关。本研究对国内外试验中"临界载荷"的定义标准及结合力的判据进行研究分析,定义了当薄膜开始出现破裂、剥落,摩擦因数急剧增大时所对应的法向载荷为试验测定的临界载荷,并以此作为膜层结合的判定指标。建立4Cr14Ni14W2Mo和W9Mo3Cr4V两种不同材料真空离子镀Ti N膜结合力的试验方法和膜基结合力临界载荷评价标准。

玻璃表面化学蚀刻增强基板上类金刚石薄膜的结合力与透光率

本研究采用一种新方法来改善类金刚石(DLC)薄膜在玻璃表面结合力弱的问题。首先通过反胶束微乳液刻蚀法在玻璃表面蚀刻出致密连续的微米凹坑,然后采用磁控溅射依次镀制SiO_(2)、SiOC过渡膜及DLC膜。由于薄膜物质嵌在连续的微米凹坑里形成波浪状的3D膜层,不仅可将应用在膜上的作用力分解释放,而且也大大提高了玻璃表面与膜的接触面积,从而显著增强DLC薄膜在玻璃表面的结合。为了改善薄膜在可见光区的透光性能,镀膜前,在玻璃球形凹坑的玻璃表面进行二次化学蚀刻,在凹坑里生成纳米孔结构,减少反射,提高可见光透过率。本研究采用紫外-可见分光光度计、扫描电镜、拉曼光谱仪、纳米力学综合测试系统、显微硬度仪及铅笔硬度测试等手段对样品进行了性能表征。结果表明,SiO_(2)、SiOC过渡层可以使玻璃基板与DLC薄膜之间结合力,从(28.82±0.62)mN提高到(53.32±0.78)mN,提高近1倍。在相同的DLC膜镀制条件下,玻璃表面的微米凹坑可进一步使DLC的膜基结合力再提高1倍,从(53.32±0.78)mN提高到(106.32±0.82)mN。显微硬度从543.7 HV提高到735.5 HV,铅笔硬度从6 H提高到7 H。通过二次化学蚀刻产生的纳米孔可使镀膜玻璃的可见光平均透过率提高约4%。

钛过镀层对类金刚石薄膜的膜基结合力以及摩擦学性能的影响

采用双孤磁过滤真空弧源,在钴铬合金基体上成功地沉积了Ti/DLC多层膜,其钛过渡层利用不同的负偏压来制备。利用纳米划痕法来评价薄膜的膜基结合力,类金刚石薄膜的摩擦性能在销盘式摩擦磨损试验机进行测试。划痕法的结果均表明,增加钛的过饺屡后薄膜的结合状况得到明显的改善,纳米划痕法测试膜基结合力表明其临界载荷可达到740mN,摩擦磨损实验可以看出镀膜后的样品的摩擦系数均在0.1左右,DLC薄膜可极大地改善钴铬合金的摩擦学性能。

等离子体渗氮与氮化钛膜沉积一体化工艺对膜基结合力的影响

在一种增强型多弧镀膜装置上 ,实现了低温等离子体渗氮同氮化钛硬质膜沉积联合处理工艺。通过扫描电镜对膜层结构的分析 ,氮化钛硬质膜与基体之间具有相适应的力学性能 ,并在膜基界面处形成氮化物的混合层。通过对膜基结合力的定量测试 。

预处理工艺对磁控溅射镀膜织物膜基结合力的影响

为研究预处理工艺对磁控溅射镀膜织物膜基结合力的影响,采用碱减量、净洗KOC、普通水洗3种方法对涤纶长丝织物进行预处理,然后在相同磁控溅射工艺条件下在织物表面镀制钛金属膜,然后测试镀膜织物耐磨性,并分析不同预处理方法对镀膜织物耐磨性及膜基结合力的影响.研究发现:以质量浓度为10 g/L的NaOH溶液对织物进行碱减量处理可有效提高镀膜织物的耐磨性和膜基结合牢度,浓度再增加对提高钛膜耐磨性作用不大;净洗KOC预处理与普通水洗处理效果有限,仅对试样表面进行洗涤,未对试样表面形貌及内在性质产生影响.

基于划痕试验的超硬铝7A04微弧氧化膜基结合力的测试与评定

目前基于划痕试验法的金属防护层与基体结合力的研究大多是针对微弧氧化膜外的其他硬质膜层,且鲜有验证性试验。采用微弧氧化技术在7A04超硬铝合金表面成功制备出陶瓷膜层并观察了其微观形貌,利用WS-2005膜层附着力自动划痕仪在膜层上进行了划痕试验,采集了声发射信号,利用数显材料显微镜观察声发射图谱特征声信号峰对应划痕处的微观形貌,检测了划痕附近膜层显微硬度,判定了干扰信号,对膜基结合力进行了综合分析和评定。结果表明:7A04铝合金微弧氧化陶瓷膜层表面呈"火山喷射口"层叠状,划痕试验中膜层破坏仅发生在划痕内部,划痕周围没有发生大面积崩落,膜层与基体间结合力良好。

基于田口试验设计的TiAlN涂层膜基结合力控制参数优化

应用模糊集理论对因子的严重度、检测度、可控度建立了相应的模糊语言术语集和模糊数,并结合关联矩阵法建立了适用于田口方法的因子选择模型。对影响高功率脉冲磁控溅射技术制备的TiAlN涂层与硬质合金之间膜基结合力的工艺参数进行选择,应用田口方法对工艺参数基体偏压、脉冲电流、氩氮流量比、工作气压进行优化,优化后的工艺参数组合为基体偏压150 V,脉冲电流60 A,氩氮流量比24/6,工作气压为0.5 Pa。

划痕试验法对特殊薄膜系结合力的检测与评价

简要介绍了划痕试验法测量表面薄膜与基体结合力的测试原理和实验方法,讨论了影响临界载荷Lc测量值准确性的主要因素.通过对薄膜系的分类以及大量实际测量数据的总结和分析,认为被测薄膜以及基体的物理化学特性对临界载荷的测量具有重要的影响,单纯从声发射信号的变化来确定临界载荷的方法有可能存在较大误差.分析和讨论了某些特殊薄膜系的声发射信号与其实际临界载荷值之间存在较大偏差的现象和原因,并提出了针对不同膜系,合理利用声发射曲线、摩擦力斜率以及显微观测来正确判定临界载荷的必要性.

工艺参数对CrN_x涂层膜基结合力的影响

采用直流磁控溅射技术制备了CrNx涂层,研究了工艺参数对所制备的CrNx涂层膜基结合力的影响.实验结果表明:N2含量较低时,膜基结合力较好,涂层表面光滑.只加脉冲偏压时,偏压越大,熔滴越大,表面越粗糙.

新型多功能膜/基结合力测定仪的研制

采用改进划痕法原理及切向力检测临界载荷方法,研制了一种新型多功能膜/基结合力测定仪。该仪器结构新颖,实用简便,不仅能测定金属膜层与基体的结合强度,还能对金属膜层进行模拟单颗粒磨损试验。试验表明,该仪器具有较高的可靠性。

溅射工艺参数对TiAlSiN涂层硬度及膜基结合力的影响

近年来超硬涂层的出现,为高速切削、干式切削的高质量刀具的发展,提供了契机。本文开展了磁控溅射法制备TiAlSiN涂层的工艺研究,在不同工艺下,获得了厚度2.0-4.0μm的TiAlSiN涂层,运用纳米压入硬度测试仪、划痕仪和洛氏硬度计等对涂层性能进行表征,研究了制备工艺参数对涂层硬度、膜基结合力的影响规律。结果表明：随着氮氩比、沉积温度和基体负偏压的增大,纳米硬度和弹性模量都是先升高后降低。靶基距为8 cm、温度为100℃、氮氩比为1/3、靶电流为1.5 A、基体负偏压为-100 V时涂层的平均纳米硬度超过40 GPa,达到了超硬水平;涂层与高速钢基体的膜基结合力随着靶基距的加大而降低,随着磁控电流的增大而增大;在沉积温度和基体负偏压由低到高变化时,涂层结合力变化趋势一致,都是先升高后降低。

反应磁控溅射周期结构TiN/ZrO_(x) N_(y) 多层膜的微结构与膜基结合力

采用Ti靶和ZrO_( 2)靶在Ar、N_( 2)混合气氛中进行反应磁控溅射的方法,在不同预处理的基底上沉积制备了一系列的TiN/ZrON周期结构多层膜.利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和纳米力学综合测试系统对薄膜的微结构、表面粗糙度和膜基结合力进行研究.结果表明,多层膜的结晶性整体较差,室温下沉积的薄膜多以非晶态形式存在.200℃生长温度下,结晶性略有提高.制备的多层膜均生长致密,颗粒分布较为均匀.在经过腐蚀处理和预镀一定厚度金属Ti层的不锈钢基底上生长的薄膜进行结合力测试.结果表明,增加预镀金属层的厚度和腐蚀处理方法可以提高薄膜的结合力.

N_2/Ar流量比对HiPIMS技术制备AlCrSiN刀具涂层膜基结合力的影响

近年来多元纳米复合涂层的发展,为制备高速切削、干式切削高质量涂层刀具提供了更优异的解决方案。采用国际新型高功率脉冲磁控溅射技术,制备了不同N_2/Ar流量比的AlCrSiN高铝含量纳米复合涂层。运用电子扫描显微镜、纳米划痕仪对涂层力学性能进行表征。结果表明:N_2/Ar流量比的增加使AlCrSiN涂层膜基结合强度显著下降。N_2/Ar=1/4时临界载荷最大为66N.临界载荷的变化由沉积粒子动能主导同时与涂层显微结构的演化以及HiPIMS技术的工艺特点密切相关。

基体预处理对CrN涂层刀具表面粗糙度和膜基结合力的影响

通过M2高速钢基体抛光预处理工艺,获得表面粗糙度和膜基结合强度良好的Cr N硬质涂层。采用正交法设计了不同压力、砂料、干湿方式等喷砂工艺参数进行高速钢基体预处理工艺研究。对预处理后的基体采用多弧离子镀技术沉积Cr N硬质涂层。通过扫描电镜、XRD、粗糙度仪和划痕测试仪等仪器检测分析了Cr N涂层的形貌、涂层物相结构、涂层粗糙度和涂层结合力等组织性能。喷砂压力较大和砂料硬度较高时,其涂层粗糙度较大,膜基结合强度较小。对采用玻璃珠砂料在2bar压力下进行干喷砂预处理后的基体进行涂层处理,其涂层综合性能最好,其膜基结合力为78N,涂层表面粗糙度为0.369μm,涂层厚度约为5μm,涂层厚度均匀,涂层表面比较平整致密,基本未见明显的孔洞结构。

TiN/TiCrN/TiCrAlN复合薄膜膜基结合力测定与分析

使用划痕仪对多弧离子镀制备的TiN/TiCrN/TiCrAlN复合薄膜进行了划痕实验,结合金相显微镜观察分析划痕表面形貌,综合判定了该复合薄膜的膜基结合力。结果表明,该薄膜的失效形式为周边剥落;单一的声信号曲线不能准确判定薄膜失效的临界载荷,需要声信号曲线与划痕形貌的综合判定。

铝诱导法制备多晶硅薄膜的膜层间结合力影响机制

目的分析铝诱导法制备多晶硅薄膜层间结合力大小的影响机制。方法采用磁控溅射分别制备Al/α-Si复合薄膜以及Al_(2)O_(3)/α-Si复合薄膜,使用划痕仪获取两样品膜层结合力,并进行对比。采用第一性原理计算,从原子间作用力的微观角度,分析Si原子在Al层和Al_(2)O_(3)层的最佳吸附位置、吸附过程中的电子转移情况以及电子态密度图。结果 Si附着于Al层的临界载荷高于Si附着于Al_(2)O_(3)层的临界载荷。Si在Al(001)表面的最佳吸附位点为位点2,在Al_(2)O_(3)(001)表面未发现最佳吸附点。Si在Al_(2)O_(3)(001)表面的不同吸附点位下的电子得失情况不同,Si吸附Al_(2)O_(3)层的效果弱于其吸附于Al层的效果。在Si吸附于Al层的过程中,Si/Al界面层存在着Al─Si金属键的连接作用,Si原子的3p轨道电子和Al原子的3s、3p轨道电子起到吸附作用,吸附后,Si原子3p轨道电子的电子态数量增多,说明吸附过程中发生了电子的转移,膜层间形成了硅化物。在Al_(2)O_(3)层吸附Si原子的过程中,不同的吸附点位上,Si的得失电子情况不同,部分Si离子与Al_(2)O_(3)中的Al离子同时呈现出金属性,金属离子键的作用力降低了Si离子与O离子形成共价键的可能,降低了Al_(2)O_(3)吸附Si的能力。结论 Si吸附于Al层的过程中,与Al形成了硅化物,进而提高了膜层间结合力。加入Al_(2)O_(3)中间过渡层后,Si的金属性降低了与O形成共价键的可能,因此加入Al_(2)O_(3)中间层后,将会降低膜层间结合力。

基体特性对TiSiN/TiAlSiN/AlTiN涂层WC-Co硬质合金膜基结合力的影响

基体物相特性会对涂层硬质合金整体的力学性能产生重要影响。制备了具有不同WC晶粒度和Co含量的WC-Co系列硬质合金,采用直流磁控溅射技术在其表面沉积同种Ti0.94Si0.06N/Ti Al Si N/Al0.52Ti0.48N涂层。结果表明,随WC-Co硬质合金基体WC晶粒度(1.2~0.4μm)的降低或Co含量(12Co~3Co)的减少,涂层与基体完全剥离时的临界载荷LC2逐渐增大。LC2与基体硬度HS或弹性模量ES之间在数值上具有较好的线性正相关性。涂层首次剥离时的临界载荷LC1能反映涂层的内聚失效抗力。适当的WC晶粒度和Co含量(超细晶10Co)能避免涂层产生较早的内聚失效或界面失效,有利于LC1和LC2的同步改善。