一种TiCN仿金膜层磁控溅射加工方法与流程

一种ticn仿金膜层磁控溅射加工方法
技术领域
1.本发明涉及溅射镀膜技术领域，尤其是涉及一种ticn仿金膜层磁控溅射加工方法。


背景技术：

2.目前在五金件上采用真空镀膜方式制备ticn仿金层主要有两种方法，分别是电弧沉积法和磁控溅射沉积法。
3.电弧沉积做仿金层的过程中，由于电弧沉积时溅射的粒子具有很高的入射能量，所以膜层具有高亮度的特点，但采用电弧沉积的方式，会使得颜色容易分层，而且弧块消耗的比较快，需要频繁更换弧块，随着弧块的消耗需要不停的调整工艺，这样采用多弧沉积的方式工件表面易产生大颗粒的杂质。
4.磁控溅射做仿金层的过程中，由于磁控溅射所用的中频电源溅射功率容易控制且辉光区域稳定，所以工艺具有重复性高的优点，但采用磁控溅射沉积方式的膜层亮度低、容易出现分层分杆的现象，而且在实际生产中真空炉内工件的多少对颜色的稳定性有很大的影响。
5.上述两种方法制备的ticn仿金膜层的品质均不理想，因此存在改进之处。


技术实现要素：

6.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提供一种ticn仿金膜层磁控溅射加工方法。
7.本发明的技术方案如下：一种ticn仿金膜层磁控溅射加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.s1、准备一对ti靶和一台大电流中频电源，ti靶的基底材料经超声清洗后，在抽真空的镀膜室内进行加热，然后在200℃的温度进行保温，镀膜室内的转架转速频率设置为40hz；
9.s2、镀膜室的本底真空达到0.001pa时，通入ar气，使气压达到0.1pa，偏压设定-400v，离子清洗1圈；
10.s3、调整ar气进气量，使气压达到0.3pa，偏压设定-100v，开启中频镀膜，电源电流设定30a，沉积纯ti层10分钟；
11.s4、通入n2，调整电流为40a，气压为0.31pa，沉积tin层60分钟；
12.s5、通入n2，调整ar气进气量，使气压达到0.1pa，调整电流为65a，同时开启气压判断程序，通过自动化程序判断靶材中毒所需n2气量，中毒时的炉内气压约为0.14pa，沉积tin层的时长随靶材中毒气量的不同变化，大致预估的时长为20分钟；
13.s6、通入n2、c2h2，调整电流为70a，气压为0.13pa，沉积颜色层ticn15分钟，然后关闭偏压电源、中频电源、ar气、n2和c2h2，镀膜结束。
14.和现有技术相比，本发明的有益效果如下：
15.本方法采用较高的粒子能量、中频电源便于控制靶材辉光强度、均匀的反应沉积、加快炉内转架的转速、自动化判断靶材中毒等方式可以制备出亮度高、颜色稳定性高、不易分层分杆、工艺重复好、本征色比较红的ticn仿金膜层。
16.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
18.图1是本发明的ticn仿金膜层磁控溅射加工方法的方法图。
具体实施方式
19.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.下面参考附图图1详细描述本发明的一种ticn仿金膜层磁控溅射加工方法，本方法适用于在一对ti靶上制备ticn仿金膜层，制备过程中需要一台大电流中频电源，例如最大功率为80kw、最大电流为80a、最大电压为1000v的中频电源，该中频电源可选用英能电源公司生产的大电流中频电源。该方法包括以下步骤：
21.s1、ti靶的基底材料经超声清洗后，在抽真空的镀膜室内进行加热，然后在200℃的温度进行保温，镀膜室内的转架转速频率设置为40hz。
22.本步骤中的超声清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速作用及直进流作用对液体和污物直接、间接作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。
23.s2、镀膜室的本底真空达到0.001pa时，通入ar气，使气压达到0.1pa，偏压设定-400v，离子清洗1圈。
24.本步骤中的本底真空度是指在真空镀膜中利用真空抽气系统使在一定的空间内的气体达到一定的真空度，而这一真空度恰能满足该种被镀物品沉积时所要求的真空度(不同货品对本底真空度有不同的需求)。
25.偏压(bias)是指在镀膜过程中施加在基体上的负电压。偏压电源的正极接到真空室上，同时真空室接地，偏压的负极接到工件上。由于大地的电压一般认为是零电位，所以工件上的电压习惯说负偏压，简称偏压。
26.s3、调整ar气进气量，使气压达到0.3pa，偏压设定-100v，开启中频镀膜，电源电流设定30a，沉积纯ti层10分钟。
27.具体而言，磁控溅射技术起初采用直流供电模式，直流磁控溅射电源只能溅射金属靶材，射频磁控溅射电源可以溅射金属与非金属靶材，但射频磁控溅射的高频率工作状态对人体辐射较大，于是人们已经不得不摒弃这种溅射技术，中频磁控溅射的开发使得非
金属的靶材可以以反应生成所需要的化合物的形式出现，中频磁控溅射是制备化合物薄膜的理想选择，因其特殊的工作形式，两支靶材为孪生靶，工作时互换阴阳极，抑制打火，抑制阳极消失。中频磁控溅射已经相当成熟，可以满足一般化合物薄膜的物理性能。
28.s4、通入n2，调整电流为40a，气压为0.31pa，沉积tin层60分钟。
29.s5、通入n2，调整ar气进气量，使气压达到0.1pa，调整电流为65a，同时开启气压判断程序，通过自动化程序判断靶材中毒所需n2气量，中毒时的炉内气压约为0.14pa，沉积tin层的时长随靶材中毒气量的不同变化，大致预估的时长为20分钟。
30.s6、通入n2、c2h2，调整电流为70a，气压为0.13pa，沉积颜色层ticn15分钟，然后关闭偏压电源、中频电源、ar气、n2和c2h2，镀膜结束。
31.本方法制备出的ticn仿金膜层具有以下特点：
32.1、ticn仿金膜层的亮度高：为了使粒子在基体上沉积时入射能量较高，选用大电流中频电源，电源最大功率为80kw，最大电流为80a，最大电压为1000v。粒子的入射能量高可以得到更加致密的膜层所以做出来的膜层亮度高。
33.2、ticn仿金膜层颜色稳定性高：本方法采用了气压判断的自动程序来对炉内的中毒状态进行控制，不管是靶的消耗还是炉内负载量的变化，工艺会对中毒时反应气体的量及时的做出调整，这样的控制方式极大的提高了颜色的稳定性。
34.3、ticn仿金膜层分层问题得到有效改善：由于ticn仿金膜层的制备过程中需要通入少量的c2h2气体形成tic以增加颜色层的红调。c2h2的气体击穿电压比n2高很多且c2h2电离出的h
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在化合反应中会起到催化作用，所以ticn做仿金层膜层易产生分层现象，而且此种分层现象通过调整气管的方式无法解决。因此，这里采用极低的氩气分压来镀仿金层：1)氩气分压过低时，炉内的工作气体会减少，炉内的二次电子会减少，为了维持设置的电流大小，电源的电压就会增加，靶电压增加后对反应气体n2、c2h2的电离效果会大大增加，这样会使得反应更加均匀，改善分层问题；2)氩气分压降低，工作气体减少后，靶材上的ti原子的溅射速率下降，这样会使化合反应的比较均匀，进一步改善颜色的分层。
35.4.ticn仿金膜层的分杆问题得到有效改善：采用一对靶材镀颜色层的方式，更加容易控制靶材的中毒状态，消除了多对靶在做颜色层时靶材中毒深浅不一致从而导致分杆的现象。同时加快转架的转速使每杆货品受溅射的时长基本一致。
36.5.ticn仿金膜层的颜色会做的更加红：在保证颜色的亮度下，为了使颜色层中的金属元素比例减少，tin、tic等化合物的比例更高，在靶材中毒后，提高靶电流然后充入反应气体c2h2使颜色层的红调更重。
37.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。