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本文采用直流磁控溅射离子镀设备在四种不同形状的样品上沉积Cr镀层,溅射时使用一个靶材,工件架不旋转。采用扫描电子显微镜,分析镀层厚度的变化规律,观察Cr镀层的微观组织结构差异。通过镀层厚度变化规律与显微组织的差异表征磁控溅射的绕镀性。对不同位置镀层的力学性能与电阻率进行检测,研究位置差异对镀层性能的影响。最后改变靶电流和偏压,研究电参数对磁控溅射绕镀性的影响。 分析结果表明:试样的位置、基片与靶材夹角对膜厚均匀性影响很大。在相同的镀膜条件下,基片与靶材法线夹角α越大,镀层厚度越大,靶基距120mm时,与靶材垂直的面(21面)和与靶材平行的面(22面)膜厚差异为5倍,如有遮挡,膜厚差异增大。随着靶基距增大,镀层厚度减小,但是镀层厚度差异变化不大。3#试样和4#试样在靠近尖角和凹槽处镀层厚度增大,凹槽内镀层厚度为无遮挡试样的一半。不同位置的镀层的微观组织差异很大,试样与靶材法线夹角为90°时镀层最为致密,试样与靶材法线夹角越小,镀层组织越疏松,缺陷越多,晶粒倾斜角度也越大,如试样对镀料粒子有遮挡,镀层的缺陷更加明显。镀层的硬度与电阻率与镀层显微组织相关,镀层致密度越高,晶粒越小,镀层的硬度越高,电阻率越小,与靶材法线夹角为90°时镀层的硬度与弹性模量最高,电阻率最低。 靶电流的提高可明显提高镀层的厚度,同一位置镀层厚度与电流大小成正比。靶电流从0.5A增大3倍到1.5A,正对靶材的面(22面)厚度增大3倍,与靶材垂直的面(21面)厚度增大4倍,22面与21面的厚度差异分别为6倍、5倍与3.8倍。这个说明电流很小时,由于镀料粒子能量低,在小角度倾斜入射时镀层厚度减小幅度更大。靶电流对与靶材夹角为0°的试样的显微组织影响最大,靶电流的提高可以显著改善镀层的质量,提高致密度,细化晶粒;与靶材平行时,靶电流对镀层的显微组织影响不大。 偏压对膜厚均匀性影响较大,偏压从0V增大到120V时,正对靶材的面(22面)厚度减小,与靶材垂直的面(21面)厚度增加,22面与21面厚度差异分别为8倍、5倍和4倍。在试样尖角、凹槽等电场强度大的地方,高的偏压会使粒子的反溅射作用增强,使镀层致密度提高,厚度减小,而场强小的地方,偏压增大有利于提高镀层厚度。当镀料粒子倾斜入射且入射角较大时,高的偏压会使更多的粒子达到基片表面并沉积,增加镀层厚度。因此偏压增大可以提高镀层厚度的均匀性,改善磁控溅射镀膜的绕镀性。