半球谐振陀螺作为航空航天等高端装备中惯导系统的核心器件,对战术武器的飞行精度和姿态稳定性起着决定性作用。在其制造过程中半球谐振子金属化镀膜至关重要,但薄膜应力对谐振子Q值影响较大,直接决定着半球谐振陀螺的最终性能。本文从半球谐振陀螺的发展、工作原理出发,结合镀膜工艺的介绍与比较、残余应力的成因与计算,围绕薄膜沉积过程中工艺参数对薄膜应力的影响展开研究,介绍了Stoney公式法与XRD法,最终选定XRD法进行残余应力的计算。在镀膜后的平面片上研究工艺参数对残余应力的影响,结果表明:随着溅射功率的增大,薄膜应力会由压应力先增大后减小,有转化为拉应力的趋势;随着薄膜厚度的增加,薄膜应力略微减小再增大,且都呈现压应力的状态;基底温度对薄膜应力的作用机理较为复杂,同时影响着多个因素,难以给出明显的规律。最优工艺参数如下:电子束蒸镀溅射速率0.9nm/s、基底温度75℃下100nm的金属薄膜,薄膜残余应力最小。后续进行退火工艺对于薄膜残余应力影响规律的探究,对半球谐振子上的镀膜小片设置200℃、300℃、400℃的退火梯度,得到结论如下:退火有利于促进Au粒子的多晶态转变,也有利于薄膜残余应力的消除,但温度不宜过高。在此过程中残余应力均表现为拉应力,在200℃、300℃退火下,残余应力大幅降低,但400℃退火下又重新增大,但仍低于退火前的数值。内侧样件最合适的退火工艺如下:3h匀速升温至300℃,保温2h后自然冷却,此时薄膜残余应力为271.5MPa。综上所述,本文围绕半球谐振子金属化镀膜表面残余应力,研究加工过程中溅射速率、沉积时间与基底温度对于薄膜应力的影响规律,研究后续退火工艺对薄膜质量、薄膜残余应力的研究。在此基础上给出了较为合适的工艺参数,保证样品薄膜的残余应力最小。本文的研究为曲面薄膜残余应力控制技术提供了部分参考规律,也对薄膜残余应力与谐振子Q值关系模型的建立具有重要指导意义。