[发明专利]在金属零件表面制备高附着力Ta/TaN叠层薄膜的方法

摘要

本发明属于金属零件表面处理技术，涉及对金属零件表面Ta/TaN叠层薄膜制备方法的改进。其特征在于，利用交替离子注入及沉积方法制备Ta/TaN叠层薄膜，制备的步骤如下：对零件表面进行清洗；制备过渡层；沉积TaN；在TaN层上进行Ta注入；然后再进行TaN沉积，如此重复进行注入/沉积操作形成Ta/TaN叠层。本发明所制备Ta/TaN叠层薄膜与金属零件表面之间具有附着力高、结合牢固的特点，解决了金属零件表面特别是曲面零件表面Ta/TaN叠层薄膜崩裂及脱落的问题。

主权项

在金属零件表面制备高附着力Ta/TaN叠层薄膜的方法，其特征在于，采用交替离子注入及沉积方法制备Ta/TaN叠层薄膜，其制备的步骤如下：1.1、对零件表面进行清洗：1.1.1、对零件进行超声清洗：将零件放入装有去离子水的容器中，进行超声清洗，清洗时间为20～40分钟，然后取出吹干；1.1.2、对零件表面进行丙酮清洗：用干净的纱布沾丙酮对零件表面擦拭三次，然后吹干；1.1.3、使用ECR离子源对零件表面进行离子溅射清洗：将零件放入设备的真空室中，抽真空，当气压低于4×10‑3Pa时，向真空室通入氩气，使气压保持在5～8×10‑2Pa，开启气体离子源，对工件加500V以上的负偏压进行清洗，直到零件表面没有打火现象为止；1.2、制备过渡层：打开Ta靶电源，调节靶电流为1～2A，打开高压脉冲电源，调节高压脉冲电源频率为500～800Hz，脉冲宽度为2～5μs，电压幅度为‑20KV～‑40kV，对零件进行Ta离子注入，注入时间为10～20分钟；1.3、沉积TaN：关闭高压脉冲电源，在继续通入氩气的同时，向真空室通入氮气，使气压保持在1～2×10‑1Pa，开启脉冲偏压电源，调节脉冲偏压电源频率值为30～50kHZ，占空比为30～50％，偏压为‑60～‑300V；调节靶电流为1.0～2A，进行TaN层沉积，沉积时间为20～60分钟；1.4、在TaN层上进行Ta注入：关闭脉冲偏压电源和氮气，调节氩气流量，使气压保持在5～8×10‑2Pa，打开高压脉冲电源，电压幅度为‑15～‑25kV，频率为500～800Hz，脉冲宽度为2～5μs，进行Ta离子注入，注入时间为10～20分钟；1.5、叠层沉积TaN：重复步骤1.3；1.6、制备叠层Ta/TaN：重复步骤1.4后再次重复步骤1.3，直到完成零件预定叠层层数的制备。