高性能钨基涂层的可控溅镀制备与工程应用前景

作者：杨乐瑶; 匡同春; 周克崧

来源：第六届粤港澳真空科技创新发展论坛暨先进微纳制造技术与前沿应用高峰论坛, 中国广东广州, 2022-09-22.

DOI：10.26914/c.cnkihy.2022.042242

• 钨基纳米涂层
• 高离化率物理气相沉积
• 硬质涂层
• 强韧性
• 附着力
• 功能涂层

钨(W)是一种典型的难熔过渡族金属(VIB),具有高硬度、高熔点、高蠕变抗力、耐强酸腐蚀、优异的抗辐照和导电导热等物化特性,在核工业和国防工业中被广泛应用,但是块体粗晶W的本征脆性和高密度制约其工程可用性。作为一种沉积型表面纳米化技术,物理气相沉积(磁控溅射)可制备纳米晶W基涂层,突破其本征脆性和高密度的制约瓶颈,显著扩展W涂层的应用领域。通过小原子(C、N、B)掺杂可实现钨基涂层强韧化,高性能钨基涂层在提高基体表面硬度、耐蚀性、耐磨性及实现热光伏高温能量转换、集成电路金属互连等领域均具有潜在的应用价值。本报告基于钨材料特性和高离化等离子体辅助涂层(High Ionization Plasma Assisted Coating,简称HIPAC)技术优势,旨在探明HIPAC技术沉积高性能钨基涂层的生长机制、界面结构和强韧化机理,揭示其微观结构与本征性能(如承载力、强韧性、附着性等)之间的内在关系,对HIPAC技术溅镀宽厚域纳米晶W、W(N)、WC等钨基涂层可控制备和工程应用前景进行阶段性总结,有望在钨基硬质涂层强韧化技术领域取得开拓性成果,为我省乃至国内外高端精密工模具提质延寿提供强有力技术支撑,并为探索钨基纳米涂层在功能涂层领域的工程应用提供理论依据。

• 单位
  广东省科学院; 华南理工大学