磁控溅射对锦纶拉伸性能的影响及镀膜形貌观察
磁控溅射镀膜工艺参数对薄膜性能影响
磁控溅射镀膜工艺参数对薄膜性能影响一、磁控溅射镀膜技术概述磁控溅射技术，作为一种先进的物理气相沉积技术，广泛应用于薄膜制备领域。
该技术通过在高真空环境中，利用磁场和电场的共同作用，使得靶材表面产生等离子体，靶材原子或分子被激发并溅射出来，随后沉积在基底上形成薄膜。
磁控溅射技术因其高沉积速率、良好的膜厚均匀性、较低的沉积温度以及能够制备高纯度薄膜等优点，被广泛用于制备各种高性能薄膜材料。
1.1 磁控溅射技术的原理磁控溅射技术的核心原理是利用磁场对等离子体中的电子进行约束，形成所谓的“磁镜效应”，使得电子在靶材表面附近形成高密度区域，从而提高溅射效率。
在溅射过程中，靶材原子或分子被等离子体中的离子撞击而逸出，并在电场的作用下飞向基底，沉积形成薄膜。
1.2 磁控溅射技术的应用磁控溅射技术在多个领域有着广泛的应用，包括但不限于：- 光学薄膜：用于制射镜、增透膜、滤光片等。
- 电子器件：用于制备半导体器件中的绝缘层、导电层等。
- 装饰镀膜：用于制备各种装饰性金属膜。
- 耐磨镀膜：用于提高材料表面的硬度和耐磨性。
二、磁控溅射镀膜工艺参数磁控溅射镀膜工艺参数对薄膜的性能有着决定性的影响。
这些参数包括溅射功率、溅射气压、溅射气体种类、溅射时间、基底温度等。
通过精确控制这些参数，可以优化薄膜的物理、化学和机械性能。
2.1 溅射功率对薄膜性能的影响溅射功率是影响薄膜性能的关键因素之一。
溅射功率越高，靶材表面的等离子体密度越大，溅射速率也越高。
然而，过高的溅射功率可能导致薄膜内部产生较多的缺陷，如气泡、晶格畸变等，从而影响薄膜的性能。
因此，选择合适的溅射功率对于获得高质量的薄膜至关重要。
2.2 溅射气压对薄膜性能的影响溅射气压同样对薄膜性能有着显著的影响。
较低的溅射气压有利于提高薄膜的致密性，减少薄膜内部的孔隙率，但过低的气压可能导致薄膜生长过程中的原子迁移率降低，影响薄膜的均匀性。
相反，较高的溅射气压可以增加薄膜的沉积速率，但可能会降低薄膜的致密性。
磁控溅射cu膜表面形貌演化的多尺度行为
磁控溅射cu膜表面形貌演化的多尺度行为磁控溅射技术是一种常用的表面处理技术，其主要应用于制备薄膜材料。
在磁控溅射过程中，离子轰击和反应气体的作用使得膜表面形貌发生了改变。
因此，对于磁控溅射膜表面形貌演化的研究具有重要意义。
本文基于多尺度分析方法，研究了磁控溅射Cu膜表面形貌演化的多尺度行为。
首先，采用原子力显微镜（AFM）对磁控溅射Cu膜表面形貌进行了表征。
结果表明，磁控溅射Cu膜表面具有多尺度结构，包括纳米级别的颗粒、微米级别的颗粒团以及亚微米级别的表面波纹。
接着，采用分形分析方法对磁控溅射Cu膜表面形貌进行了分析。
结果表明，磁控溅射Cu膜表面形貌具有分形特征，表面结构呈现出自相似性和自同构性。
同时，通过对分形维数的计算，发现磁控溅射Cu膜表面具有多重分形特征。
进一步地，通过原位测量磁控溅射Cu膜表面形貌的演化过程，发现其具有多尺度行为。
在初始阶段，膜表面形貌呈现出微米级别的颗粒团。
随着时间的推移，表面颗粒团逐渐变得更加均匀，颗粒间距离逐渐减小，并且表面波纹的形态也随之发生了改变。
最终，膜表面形貌呈现出纳米级别的颗粒和亚微米级别的表面波纹。
此外，还发现磁控溅射Cu膜表面形貌演化的多尺度行为与反应气体压力、溅射功率等参数有关。
在反应气体压力较低的情况下，膜表面形貌演化的过程呈现出较为复杂的多尺度行为。
而在较高的反应气体压力下，膜表面形貌演化过程则呈现出较为单一的尺度行为。
综上所述，本文通过多尺度分析方法研究了磁控溅射Cu膜表面形貌演化的多尺度行为。
研究结果表明，磁控溅射Cu膜表面具有多尺度结构和分形特征，并且其形貌演化过程具有多尺度行为。
这些研究成果对于深入理解磁控溅射过程中表面形貌演化的机制具有重要意义，也为制备高质量的薄膜材料提供了理论基础。
磁控溅射 镀膜速度
磁控溅射镀膜速度磁控溅射是一种常用的薄膜沉积技术，利用磁场控制离子轰击靶材，使靶材表面的原子或分子通过溅射形成薄膜。
在磁控溅射过程中，镀膜速度是一个非常重要的参数，它决定了薄膜的厚度和生长速率。
本文将从原理、影响因素和优化方法三个方面来探讨磁控溅射的镀膜速度。
一、磁控溅射的原理磁控溅射是利用磁控电子枪或离子枪，将高能粒子轰击靶材表面，使靶材原子或分子从表面脱离并沉积在基片上形成薄膜的过程。
在磁控溅射过程中，由于磁场的存在，离子在空间中形成磁控电子云，从而使离子在靶材表面形成较高的能量密度，从而促进原子或分子的溅射。
而镀膜速度则是指单位时间内沉积在基片上的薄膜厚度。
二、影响磁控溅射镀膜速度的因素1. 靶材材料：不同材料的靶材具有不同的溅射效率，即单位能量导致的溅射原子数目。
一般来说，金属靶材的溅射效率较高，而绝缘体材料的溅射效率较低。
2. 气体氛围：磁控溅射过程中，通常会加入气体氛围，如氧气、氮气等。
不同气体对溅射速率的影响是不同的，一般来说，氧气会增加溅射速率，而氮气则会降低溅射速率。
3. 溅射功率：溅射功率是指离子或电子轰击靶材的能量。
溅射功率越大，镀膜速度也就越高。
4. 基片与靶材的距离：基片与靶材的距离会影响离子或电子的传输路径和能量损失，从而影响溅射速率。
一般来说，靶材与基片的距离越近，溅射速率越高。
5. 磁场强度：磁场强度是影响磁控溅射的关键参数之一，它可以调节离子或电子的轨道，从而影响溅射速率。
磁场强度越大，溅射速率也就越高。
三、优化磁控溅射的镀膜速度的方法1. 调节靶材材料和气体氛围：根据需要调节靶材材料和气体氛围，以获得所需的镀膜速度。
可以通过实验和经验总结来确定最佳的靶材材料和气体氛围组合。
2. 提高溅射功率：通过增加溅射功率，可以提高镀膜速度。
但需注意不要超过靶材的承受范围，以免损坏靶材。
3. 控制基片与靶材的距离：合理控制基片与靶材的距离，可以使离子或电子的传输路径和能量损失最小化，从而提高溅射速率。
磁控溅射对薄膜附着力的影响_概述及解释说明
磁控溅射对薄膜附着力的影响概述及解释说明1. 引言1.1 概述随着科学技术的不断发展，薄膜材料的制备和应用在各个领域中起到了至关重要的作用。
而通过磁控溅射技术来制备薄膜已经成为一种常见且有效的方法。
然而，薄膜的附着力是影响其性能和稳定性的关键因素之一。
因此，深入研究磁控溅射对薄膜附着力的影响机理以及优化策略具有重要意义。
1.2 文章结构本文将围绕磁控溅射技术对薄膜附着力的影响进行系统论述，并结合实验验证和数据分析，解释结果差异的原因。
具体而言，本文分为五个主要部分：引言、磁控溅射技术概述、影响薄膜附着力的因素分析、实验验证与数据分析以及结论与展望。
1.3 目的本文旨在全面阐明磁控溅射技术对于薄膜附着力方面所产生的影响，并深入探讨影响因素的机理。
通过实验验证和数据分析，我们将尽力揭示磁控溅射下薄膜附着力变化的规律，并提出优化策略。
最终，期望为相关领域的科研工作者提供有益的参考和指导，推动薄膜制备技术在更广泛的应用中发挥更大的作用。
2. 磁控溅射技术概述：2.1 原理介绍：磁控溅射技术是一种常用的物理气相沉积技术，主要用于制备薄膜材料。
其原理是在真空条件下，通过施加外加磁场和高能粒子轰击靶材表面，使得靶材中的原子或分子离开靶面并沉积在衬底上形成薄膜。
利用这种方法可以制备出均匀、致密且具有优异性能的薄膜。
2.2 工艺参数与薄膜附着力关系研究：磁控溅射工艺的参数对最终薄膜的质量和性能有很大影响。
诸如气体种类、压力、功率、溅射时间等参数都会影响到溅射过程中产生的离子束特性以及靶材表面和溅射沉积层之间的相互作用。
在进行磁控溅射时，合适选择和调节这些工艺参数可以优化沉积层的结构和性能，并且提高薄膜附着力。
2.3 典型应用领域：磁控溅射技术在许多领域有广泛应用。
其中包括但不限于光电子器件、集成电路、光学薄膜、传感器和太阳能电池等。
这种技术可以制备具有高透明性、低反射率、优异导电性以及耐腐蚀性的材料，满足不同领域对薄膜材料的需求。
《磁控溅射CrAlSiN膜层制备及综合性能研究》
《磁控溅射CrAlSiN膜层制备及综合性能研究》一、引言随着现代工业技术的不断发展，材料表面性能的改进和优化已成为提高产品性能和使用寿命的关键。
磁控溅射技术作为一种先进的薄膜制备技术，在材料科学领域得到了广泛的应用。
本文以CrAlSiN膜层为研究对象，通过磁控溅射技术制备该膜层，并对其综合性能进行深入研究。
二、磁控溅射CrAlSiN膜层制备1. 材料选择与设备准备本实验选用高纯度的Cr、Al、Si和N等靶材作为溅射原料。
设备采用磁控溅射镀膜机，具有高溅射速率、低损伤等特点。
2. 制备工艺流程（1）清洗基底：将基底（如不锈钢、铝合金等）进行清洗，去除表面油污和杂质。
（2）预处理：对清洗后的基底进行预处理，如抛光、蚀刻等，以提高基底与膜层的结合力。
（3）磁控溅射：将靶材放置于镀膜机中，调整好溅射参数（如功率、气压、溅射时间等），进行磁控溅射。
（4）后处理：溅射完成后，对膜层进行适当的后处理，如退火、氧化等，以提高膜层的性能。
三、CrAlSiN膜层综合性能研究1. 结构与形貌分析采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等手段，对CrAlSiN膜层的结构和形貌进行分析。
结果表明，CrAlSiN膜层具有致密的晶体结构，表面平整度较高。
2. 机械性能研究通过硬度测试、耐磨性测试等方法，对CrAlSiN膜层的机械性能进行研究。
结果表明，该膜层具有较高的硬度和良好的耐磨性，可有效提高基底的表面硬度和使用寿命。
3. 耐腐蚀性能研究在模拟实际使用环境条件下，对CrAlSiN膜层的耐腐蚀性能进行测试。
结果表明，该膜层具有较好的耐腐蚀性能，可在恶劣环境下保持良好的性能。
4. 热稳定性研究通过高温测试等方法，对CrAlSiN膜层的热稳定性进行研究。
结果表明，该膜层具有较高的热稳定性，可在高温环境下保持稳定的性能。
四、结论本文通过磁控溅射技术成功制备了CrAlSiN膜层，并对其综合性能进行了深入研究。
结果表明，该膜层具有致密的晶体结构、较高的硬度和良好的耐磨性、耐腐蚀性能及热稳定性。
磁控溅射对锦纶拉伸性能的影响及镀膜形貌观察
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较 完 整 均匀 的纳 米 铝 膜 。
；拉 伸 性 能 ；溅 射 参 数 锦
文 献 标 志 码 ： Ａ
中 图分 类号 ：Ｓ １ １ ９ ３ Ｔ ０ ．２
Ｔｅ ｉｅ ｐ ｏ ｒ ｉ ｓ ａ ｆ ｃ ｅ ｙ ｍ ａ ｎ ｔ ｏ ｐｕｔｅ ｉ ｇ ｏ ｙ ｏ ａ ｎ ｎｓｌ ｒ ｐｅ ｔｅ ｆｅ ｔ ｄ ｂ ｇ ｅｒ ｎ ｓ ｔ ｒｎ ｎ ｎ ｌ ｎ ｙ ｒ ａ ｄ ｓ ｒ ａ ｅ ｍ ｏ ｐ ｌ ｇ ｂ ｅ ｖ ｔｏ ｎ ｕ ｆ ｃ ｒ ｈｏ ｏ ｙ ｏ ｓ ｒ ａ ｉ ｎ
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射频磁控溅射实验报告
一、实验目的本次实验旨在通过射频磁控溅射技术制备薄膜材料，并对其形貌、结构和性能进行分析。
通过实验，掌握射频磁控溅射技术的操作方法，了解薄膜材料制备的基本原理，并学会使用相关设备进行薄膜制备和性能测试。
二、实验原理射频磁控溅射技术是一种常用的薄膜制备方法，其基本原理是利用射频电磁场激发气体电离，产生等离子体，等离子体中的正离子在电场作用下轰击靶材表面，使靶材表面的原子或分子溅射出来，沉积在衬底上形成薄膜。
三、实验材料与设备1. 实验材料：- 靶材：纯度为99.99%的AlN靶材- 衬底：玻璃衬底2. 实验设备：- 射频磁控溅射系统- 真空泵- 氩气瓶- 氮气瓶- 超声波清洗机- 显微镜- 扫描电子显微镜（SEM）- X射线衍射仪（XRD）- 能量色散光谱仪（EDS）四、实验步骤1. 预处理：- 将靶材和衬底清洗干净，去除表面的油脂和杂质。
- 将清洗干净的靶材和衬底放入真空系统中，抽真空至1.0×10^-3 Pa。
2. 薄膜制备：- 将清洗干净的靶材和衬底放入射频磁控溅射系统中。
- 调节射频功率、气压、溅射时间和衬底温度等参数。
- 在设定的参数下进行溅射，制备AlN薄膜。
3. 薄膜性能测试：- 使用显微镜观察薄膜的形貌。
- 使用SEM观察薄膜的微观结构。
- 使用XRD分析薄膜的晶体结构。
- 使用EDS分析薄膜的成分。
五、实验结果与分析1. 薄膜形貌：通过显微镜观察，制备的AlN薄膜呈均匀的灰黑色，表面光滑，无明显缺陷。
2. 薄膜微观结构：通过SEM观察，制备的AlN薄膜呈柱状结构，柱间距约为100 nm。
3. 薄膜晶体结构：通过XRD分析，制备的AlN薄膜为六方晶系，具有较好的结晶质量。
4. 薄膜成分：通过EDS分析，制备的AlN薄膜主要由Al和N元素组成，符合理论计算结果。
六、实验结论通过射频磁控溅射技术成功制备了AlN薄膜，薄膜形貌、结构和性能良好。
实验结果表明，射频磁控溅射技术是一种制备高质量薄膜材料的有效方法。
薄膜磁控溅射实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过磁控溅射技术制备不同材料薄膜，研究其制备过程中的工艺参数对薄膜质量的影响，并对薄膜的表面形貌、晶体结构、成分及性能进行分析。
二、实验原理磁控溅射技术是一种物理气相沉积方法，通过将靶材加热至一定温度，使其表面产生自由电子，然后在电场的作用下，自由电子与气体分子发生碰撞，产生等离子体，等离子体中的离子和电子被加速并轰击靶材表面，使靶材表面原子蒸发并沉积在衬底上形成薄膜。
三、实验设备与材料1. 实验设备：- 磁控溅射系统- 扫描电子显微镜（SEM）- X射线衍射仪（XRD）- X射线光电子能谱仪（XPS）- 红外光谱仪（IR）- 薄膜厚度测量仪2. 实验材料：- 靶材：Al、TiO2、ZnO等- 衬底：玻璃、硅等- 氩气、氮气等惰性气体四、实验步骤1. 清洗衬底：使用丙酮、乙醇、蒸馏水等清洗剂对衬底进行清洗，并在烘箱中干燥。
2. 装置准备：将靶材安装在磁控溅射系统上，设置靶材与衬底的距离、溅射气压、溅射时间等参数。
3. 磁控溅射：启动磁控溅射系统，进行溅射实验，制备薄膜。
4. 薄膜性能测试：使用SEM、XRD、XPS、IR等设备对薄膜的表面形貌、晶体结构、成分及性能进行分析。
五、实验结果与分析1. 薄膜表面形貌：SEM结果表明，Al、TiO2、ZnO等薄膜表面均匀，无明显缺陷。
2. 晶体结构：XRD分析表明，薄膜具有良好的晶体结构，晶粒尺寸较小。
3. 成分分析：XPS结果表明，薄膜中各元素含量符合预期。
4. 薄膜性能：- 硬度：Al、TiO2、ZnO等薄膜的硬度较高，具有良好的耐磨性能。
- 导电性：Al薄膜具有良好的导电性，适用于电子器件。
- 介电性能：TiO2、ZnO等薄膜具有良好的介电性能，适用于电容器等器件。
六、实验讨论1. 溅射气压对薄膜质量的影响：溅射气压越高，薄膜密度越大，晶粒尺寸越小，但溅射气压过高会导致薄膜表面出现缺陷。
2. 溅射时间对薄膜质量的影响：溅射时间越长，薄膜厚度越大，但溅射时间过长会导致薄膜内部应力增大，影响薄膜性能。
磁控溅射cu膜表面形貌演化的多尺度行为
磁控溅射cu膜表面形貌演化的多尺度行为
磁控溅射Cu膜表面形貌演化的多尺度行为是目前在Cu膜的研究
领域中受到广泛关注的问题。
它们具有近于玻璃化处理的晶面重组行为，尤其是在低速率下的抗微细结构表面演化行为。
这也是由于溅射
My的表面温度远远低于晶格温度，因此晶界得不到有效重组，从而不
会产生晶粒集合这种结构变化。
实验室内，磁控溅射Cu膜表面形貌演
化的多尺度行为由计算机模拟分析表明，当磁控溅射速率下降到一定
限度时，形貌上就会出现微细结构和略大尺寸结构变化，比如因表面
形貌变化而产生的磁控溅射Cu膜表面的晶面变形、晶界重组或变形等
行为。
影响磁控溅射Cu膜表面形貌演化的多尺度行为的因素很多，首先，溅射速率以及溅射能量强度都会影响晶粒重组，从而影响形貌演化行为。
其次，表面应力是形貌演化最重要的因素之一，它不仅会影响表
面的晶面变形，而且也会影响晶界重组行为。
此外，吸附及再吸附作
用也会影响表面的晶粒重组，从而使表面形貌演化出不同的行为，尤
其是在高速率情况下。
最后，还有一个要考虑的因素就是溅射材料的晶粒尺度结构，因
为晶粒的大小和形状会影响溅射表面的晶面变形及晶界重组行为，从
而影响表面形貌演化的行为。
为了研究磁控溅射Cu膜表面形貌演化的
多尺度行为，需要考虑以上各因素，并结合试验室内模拟分析，才能
更好地研究磁控溅射Cu膜表面形貌演化的多尺度行为。
磁控溅射对锦纶拉伸性能的影响及镀膜形貌观察
米铝膜。通过改变溅射功率、工作压强等工艺参数，获得在不同工艺条件下的镀铝膜锦纶织物。测试镀膜后锦纶织 物中纱线的断裂强度、断裂功等拉伸性能，研究溅射功率与工作压强对镀膜织物中纱线拉伸性能的影响。结果表
明：在室温下，镀膜纱线与原纱相比断裂强度有所提高，断裂强度不匀率降低，断裂功受断裂伸长率影响明显；随溅
１试验部分
１．１试验材料 基材：平纹组织的锦纶长丝织物，经纬纱线密度均
为６．７０ ｔｅｘ，经纬密为３８０根／１０ ｃｍ×２８０根／１０ ｃｍ，试 样尺寸为１５ ｃｍ×１５ ｃｍ。
靶材：９９．９９％的铝金属，靶材直径为１００ ｍｍ。 氩气：纯度为９９．９９９％。 １．２试验仪器 ＪＰＧＦ一４５０Ｉ型磁控溅射镀膜仪（北京北仪创新 真空技术有限公司）；溅射电源（珠海盛普公司）； Ｓ４９－３３Ｍ／ＭＴ型质量流量器（北京汇博隆仪器有限 公司）；ＨＹ９９４０Ｃ型复合压强控制仪（清华大学阳光 能源开发有限责任公司）；Ａｇｉｌｅｎｔ ＡＦＭ／ＳＴＭ ５５００型 原子力显微镜（美国维易科（Ｖｅｅｃｏ）精密仪器有限 公司）；ＨＤ０２１型电子单纱强力仪（南通宏大实验仪 器有限公司）。 １．３试验方法 １．３．１镀铝金属膜锦纶织物的制备 在磁控溅射的真空室内，靶材与织物之间的距 离为６０ ｍｍ，靶材在上，基体在下。室温下，先将真 空室抽至本底真空到２．０ ｍＰａ，然后充入高纯度氩 气（９９．９９９％），在不同的溅射功率和工作压强下， 在锦纶织物表面制备纳米级铝金属膜。由于阴极靶 面电磁场的非均匀分布，造成等离子体密度的分布 不均，最终导致靶原子的不均匀溅射和不均匀沉 积旧１。为改善薄膜的均匀性，试验中采用了旋转基 台的方法（样品以３５ ｒ／ｒａｉｎ旋转），以减少因铝原子 人射方向而带来的自身阴影效应。 磁控溅射功率影响金属膜的沉积速率，当功率 较小时，辉光放电难以维持，沉积速率很低；当功率 过大时，沉积速率急剧增大，同时靶材温度也高，溅 射原子在基材上凝结的核很多’９ １，会导致薄膜内部 存在比较大的应力｜１ ０｜。本文试验选择在２００～
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米铝膜。通过改变溅射功率、工作压强等工艺参数，获得在不同工艺条件下的镀铝膜锦纶织物。测试镀膜后锦纶织 物中纱线的断裂强度、断裂功等拉伸性能，研究溅射功率与工作压强对镀膜织物中纱线拉伸性能的影响。结果表
明：在室温下，镀膜纱线与原纱相比断裂强度有不同溅射功率下镀膜织物中纱线的 断裂强度与断裂强度ＣＶ值
Ｔａｂ．１ Ｙａｒｎ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｔｅｎａｃｉｔｙ ａｎｄ ｉｔｓ ＣＶ ｖａｌｕｅｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ ｐｏｗｅｒ
表２不同工作压强下镀膜织物中纱线的断裂强度
与断裂强度ＣＶ值
Ｔａｂ．２
Ｙａｒｎ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｔｅｎａｃｉｔｙ ａｎｄ ｉｔｓ ＣＶ ｖａｌｕｅｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ
在织物表面镀金属膜，使织物既保留柔软、易弯 曲等特性，还可以明显改变织物的表面特性，赋予其 各种新的功能，例如抗静电、抗菌、防紫外线、防水、 阻燃等，提高产品的档次和附加值‘１。引。在织物表 面镀金属膜的方法有磁控溅射法、化学镀、真空沉积
法等…，真空沉积法薄膜不够均匀、致密，附着力 差，膜层易脱落，难以适应长期、循环应用；化学镀层 是在反应液中进行，会产生加工污染；磁控溅射法制 备薄膜具有沉积速度快，向基材入射能量低，成膜均 匀性好，污染小，易于工业化生产的优点…。
射功率的增加，镀膜纱线的断裂功和断裂伸长率都呈减小的趋势；工作压强在０．８—０．９ Ｐａ时，镀膜纱线的断裂功
和断裂伸长率达到最大值。通过ＡＦＭ原子力显微镜观察了镀膜锦纶织物的表面形态发现，锦纶丝的表面形成了
较完整均匀的纳米铝膜。
关键词磁控溅射；铝膜；锦纶；拉伸性能；溅射参数
中圈分类号：ＴＳ １０１．９２３
图１示出断裂功、断裂伸长率随溅射功率的变 化曲线。与镀膜前纱线的测试数据相比，镀膜后纱
万方数据
第５期
肖 惠等：磁控溅射对锦纶拉伸性能的影响及镀膜形貌观察
·６１．
线的断裂功和断裂伸长率都有不同程度降低。这是 由于铝金属的刚性大，将铝原子溅射在锦纶纱线上， 这种复合结构的金属化纱线刚性也变大。断裂功受 断裂强度和断裂伸长率的影响，尽管镀膜使纱线的 断裂强度增加，但断裂功的减少说明其受断裂伸长 率的影响更显著，这种影响也可以由图ｌ看出，随溅 射功率的增大，断裂伸长率呈减小趋势，同时断裂功 也减小。随溅射功率的增加，沉积在纱线的铝膜厚 度增大，因而刚性也大。
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图１ 溅射功率对纱线断裂功与断裂伸长率的影响
Ｆｉｇ．１
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｏｎ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｗｏｒｋ ａｎｄ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ
２．２ 工作压强对镀膜纱线拉伸性能的影响 表２示出在不同工作压强下镀膜织物中纱线的
断裂强度与断裂强度ＣＶ值的测试结果。与不同溅 射功率下相似，镀膜织物的纱线断裂强度均比原纱 的３４．９２ ｏＮ／ｒｅｘ大，最多上升了５．９ｌ％。断裂强度 ＣＶ值在２．９５％一７．２１％范围内变化，均小于原纱 的８．２４％，断裂强度均匀度提高。
少。随着工作压强的升高，真空室中氩气的含量增 大，有利于等离子体密度的提高，从而使轰击铝靶材 的入射粒子增多，溅射产额提高¨“。同时，等离子 体中电子以及中性粒子对基底的轰击加剧，产生一 定的刻蚀，成核位置增多，基底上活性点增密，从而 使制备的膜更加密集地涂覆在锦纶织物的表面，造 成复合结构的金属化纱线刚性的提高，从而导致纱 线的断裂伸长率随工作压强的提高而降低，断裂功 受断裂伸长率的影响也随之减少。而在０．５～ ０．８ Ｐａ之间，断裂伸长率与断裂功随工作压强的增 大而呈上升趋势，其原因有待继续研究。
ａｎｄ ｕｎｉｆｏｒｍ ｎａｎｏｍｅｔｅｒ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｆｉｌｍ ｗａｓ ｆｏｒｍｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｎｙｌｏｎ ｆａｂｒｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ；ａｌｕｍｉｎｕｍ ｆｉｌｍ；ｎｙｌｏｎ；ｔｅｎｓｉｌｅ ｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒ
２结果与讨论
在电子单纱强力仪上测试镀膜前、后锦纶织物 中纱线的拉伸性能，镀膜前锦纶织物中原纱的拉伸 性能测试值分别为：断裂强度３４．９２ ｃＮ／ｔｅｘ，断裂功 ３９２．７ ｃＮ－ｃｍ，断裂伸长率２５．５％，断裂强度ＣＶ值 ８．２４％，断裂伸长率ＣＶ值１２．０６％。 ２．１ 溅射功率对镀膜纱线拉伸性能的影响
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｓｓｅｓｓ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ ｏｎ ｔｅｘｔｉｌｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｎａｎｏｍｅｔｅｒ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｗａｓ ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｏｎｔｏ ｎｙｌｏｎ ｆａｂｒｉｃ ｂｙ ＤＣ ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｓａｍｐｌｅ ｆａｂｒｉｃｓ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｂｙ ｔｅｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｗｏｒｋ ｏｆ ｔｈｅ ｙａｒｎ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏａｔｅｄ ｆａｂｒｉｃ，ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｙａｒｎ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏａｔｅｄ ｆａｂｒｉｃ ｗａｓ
织物镀膜后，对织物中纱线进行拉伸性能测试， ２个夹具间距离为９０ ｍｍ，拉伸速度为９０ ｍｍ／ｍｉｎ， 每种镀膜织物测试２组纱线，每组１５根，最终计算 平均断裂强度、断裂功、断裂伸长率以及断裂强度、 断裂伸长率的ＣＶ值等。 １．３．３镀膜锦纶织物表面形态的原子力显微镜观察
采用原子力显微镜观察溅射功率为４５０ Ｗ、镀 膜时间为１２０ ｓ、工作压强为０．７９ Ｐａ下镀膜锦纶织物 的表面形态。
文献标志码：Ａ
Ｔｅｎｓｉｌｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ ｏｎ ｎｙｌｏｎ ｙａｒｎ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ
ＸＩＡＯ Ｈｕｉ，ＧＵＯ Ｘｉｎｇｆｅｎｇ，ＷＡＮＧ Ｘｉｓｈａｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｔｅｘｔｉｌｅｓ。Ｔｉａｎｊｉｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔ／ａ柳，ｌ ３００１６０，Ｃｈｉｎａ）
１试验部分
１．１试验材料 基材：平纹组织的锦纶长丝织物，经纬纱线密度均
为６．７０ ｔｅｘ，经纬密为３８０根／１０ ｃｍ×２８０根／１０ ｃｍ，试 样尺寸为１５ ｃｍ×１５ ｃｍ。
靶材：９９．９９％的铝金属，靶材直径为１００ ｍｍ。 氩气：纯度为９９．９９９％。 １．２试验仪器 ＪＰＧＦ一４５０Ｉ型磁控溅射镀膜仪（北京北仪创新 真空技术有限公司）；溅射电源（珠海盛普公司）； Ｓ４９－３３Ｍ／ＭＴ型质量流量器（北京汇博隆仪器有限 公司）；ＨＹ９９４０Ｃ型复合压强控制仪（清华大学阳光 能源开发有限责任公司）；Ａｇｉｌｅｎｔ ＡＦＭ／ＳＴＭ ５５００型 原子力显微镜（美国维易科（Ｖｅｅｃｏ）精密仪器有限 公司）；ＨＤ０２１型电子单纱强力仪（南通宏大实验仪 器有限公司）。 １．３试验方法 １．３．１镀铝金属膜锦纶织物的制备 在磁控溅射的真空室内，靶材与织物之间的距 离为６０ ｍｍ，靶材在上，基体在下。室温下，先将真 空室抽至本底真空到２．０ ｍＰａ，然后充入高纯度氩 气（９９．９９９％），在不同的溅射功率和工作压强下， 在锦纶织物表面制备纳米级铝金属膜。由于阴极靶 面电磁场的非均匀分布，造成等离子体密度的分布 不均，最终导致靶原子的不均匀溅射和不均匀沉 积旧１。为改善薄膜的均匀性，试验中采用了旋转基 台的方法（样品以３５ ｒ／ｒａｉｎ旋转），以减少因铝原子 人射方向而带来的自身阴影效应。 磁控溅射功率影响金属膜的沉积速率，当功率 较小时，辉光放电难以维持，沉积速率很低；当功率 过大时，沉积速率急剧增大，同时靶材温度也高，溅 射原子在基材上凝结的核很多’９ １，会导致薄膜内部 存在比较大的应力｜１ ０｜。本文试验选择在２００～
收稿日期：２００９—０４—１７
修回日期：２００９一０７—２２
基金璜目：天津市科技发展计划项目（０６ＹＦＪＺＪＣｌ４８００）
作者简介：肖惠（１９８４一），女，硕士生。主要研究方向为医用纺织品。郭兴峰，通讯作者，Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｆｇｕｏ＠ｔｊｐｕ．ｅｄｕ．ｃｒｌ。
万方数据
·６０·
纺织学报
第３１卷
目前磁控溅射主要选择金属、陶瓷、玻璃作为基 材，在机械、电子和陶瓷等领域已得到广泛的应 用拍’７］，溅射工艺对这些基材性能的影响很小。织 物以高分子纤维为原料，其性能与金属、陶瓷、玻璃 差异很大，磁控溅射对这种基材性能的影响还有待 研究。本文利用直流磁控溅射法，以铝金属为靶材， 在锦纶织物上制备金属膜，分析溅射功率、工作气体 （氩气）压强对织物中纱线拉伸性能的影响，同时利 用ＡＦＭ原子力显微镜观察镀膜织物表面的形貌。
表１示出在不同溅射功率下镀膜织物中纱线的 断裂强度与断裂强度ＣＶ值的测试结果。在不同溅 射功率下，镀膜织物的纱线断裂强度均比原纱的 ３４．９２ ｃＮ／ｔｅｘ大，最多上升了７．２２％。断裂强度ＣＶ 值在４．９４％～７．７９％范围内变化，均小于原纱的 ８．２４％，表明断裂强度的均匀度有所提高。这是因 为覆盖在锦纶纱线上的纳米级铝膜，坚固了纱线的 结构，使纤维表面更平滑，原有的薄弱环节得到 弥补。
８００ Ｗ之间变化溅射功率，在工作压强为０．７９ Ｐａ、镀 膜时间为１２０ ｓ条件下，获得不同溅射功率下的镀膜 织物试样。
真空室内的工作压强也是影响金属膜沉积速率 的重要参数，当工作压强小时，由于真空室的气体密 度小，辉光放电产生的用于轰击铝靶材的高能带电 粒子少，沉积速率低；气体压强较大时，真空室内的 气体密度大，高能带电粒子与氩气分子碰撞，高能粒 子之间碰撞的机会增大，溅射出的铝原子散射增大， 平均自由程缩短，动能减少，使溅射的一部分铝原子 沉积不到基材表面…１。试验中控制工作压强在 ０．４９—１．０ Ｐａ之间变化，在溅射功率为４５０ Ｗ、镀膜 时间为１２０ ｓ条件下，制备不同工作压强参数下的镀 膜织物。 １．３．２锦纶纱线的拉伸性能测试