一种在金属基衬上镀制钨膜的方法技术

本发明专利技术属于核技术应用技术领域，公开了一种在金属基衬上镀制钨膜的方法。该方法包括在金属蒸气真空脉冲弧离子注入设备镀制钨过渡层及在单90度弯管过滤阴极真空脉冲弧设备中镀制钨沉积层这两个步骤。该方法可在金属基衬上镀制厚度高达几千纳米且与金属基衬结合力好的钨膜。

A Method of Coating Tungsten Film on Metal Substrate Lining

The invention belongs to the technical field of nuclear technology application, and discloses a method for plating tungsten film on metal base liner. The method includes two steps: tungsten transition layer plating in metal vapor vacuum pulse arc ion implantation equipment and tungsten deposition layer plating in single 90 degree elbow filter cathode vacuum pulse arc equipment. This method can deposit tungsten films with thickness up to several thousand nanometers on metal substrates and good adhesion with metal substrates.

【技术实现步骤摘要】
一种在金属基衬上镀制钨膜的方法
本专利技术属于核技术应用
，具体涉及一种在金属基衬上镀制钨膜的方法。
技术介绍
核物理实验过程中经常会用到钨膜作为核反应实验的靶核，并且要求钨膜镀在一定的金属基衬上。镀制此类钨膜常用的方法包括磁控溅射、聚焦重离子溅射、化学气相沉积等。其中化学气相沉积会引入其它杂质，不太适用于纯度要求较高的核靶；磁控溅射沉积的钨膜与金属基衬尤其是钛基衬的结合力差，当钨膜厚度达到500nm以上时钨膜会发生较为明显的脱落现象。因此，目前需要寻求一种钨膜与金属基衬结合力好的镀制方法。
技术实现思路
(一)专利技术目的根据现有技术所存在的问题，本专利技术提供了一种钨膜厚度高达几千纳米且与金属基衬结合力好的钨膜制备方法。(二)技术方案为了解决现有技术所存在的问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种在金属基衬上镀制钨膜的方法，该方法包括以下步骤：(1)镀制钨过渡层将预处理后的基衬置入金属蒸气真空脉冲弧离子注入设备(MEVVPA)中；调节脉冲MEVVPA离子源的触发电压为6～8KV，触发电流为20～30A，触发脉宽6～8us；主弧电压为80～100V，主弧电流为85～100A，主弧脉宽1.2～1.6ms；注入高压30～50KV、注入束流5～7mA；注入计数500～1000mC；这一步的目的是在金属基衬上做一个钨过渡层；(2)钨沉积层的制备将步骤(1)得到的镀有过渡层的金属基衬置入单90度弯管过滤阴极真空脉冲弧(FCVPA)设备中；调节脉冲触发电压为6～8KV、触发电流25～35A、触发脉宽6～8us；脉冲弧压150～180V、脉冲弧流20～40mA、弧脉宽2.5～3ms；偏转电压20～40V；偏转电流2.1～2.3A；基衬偏压80V；沉积2C～1000C的计数以得到数纳米至数千纳米厚度的钨膜。优选地，所述金属基衬的材质为钛、不锈钢或铜。优选地，步骤(1)中调节金属蒸气真空脉冲弧离子注入设备中离子源的触发电压为7KV，触发电流为25A，触发脉宽6us；弧脉宽1.2ms；注入高压50KV、注入束流5mA。优选地，步骤(2)中脉冲触发电压为6KV、触发电流30A、触发脉宽6us；脉冲弧压150V、脉冲弧流20mA、弧脉宽2.5ms；偏转电压20V；偏转电流2.1A。(三)有益效果本申请提供的方法，联合使用MEVVA和FCVPA设备分两步法在金属基衬上制备钨膜尤其是厚度大于500nm以上的钨膜，避免了在制备过程中因所需钨膜过厚而从基衬上脱落下来，制备钨膜的成功率高达100％。其中第一步在MEVVA设备上进行，通过调节触发电极和阴极之间的触发电压，从而在阴极表面产生少量的等离子体，这些等离子体迅速扩散，通过阴极和阳极之间的主弧电源回路，产生阴极真空弧放电，主弧电源脉冲结束后，再次触发，产生下一次弧放电，该第一步是先制备厚度范围为5～10nm的钨过渡层。第二部是利用FCVPA设备在钨过渡层上镀制所需目标厚度的钨膜，具体原理是利用FCVPA放电产生等离子体，通过弯曲的磁场引导等离子运动到达靶室基衬上的同时，过滤到脉冲弧放电产生的液滴或大颗粒，从而实现优质钨膜的沉积。该步骤避免了直接采用过滤阴极真空脉冲弧等离子体脉冲弧或其他方法(如聚焦重离子溅射、磁控溅射)制备较厚钨膜带来的脱落现象。具体实施方式下面将结合具体实施方式对本申请作进一步阐述。实施例1一种在金属基衬上镀制钨膜的方法，该方法包括以下步骤：(1)镀制钨过渡层将预处理后的基衬置入金属蒸气真空脉冲弧离子注入设备(MEVVPA)中；调节脉冲MEVVPA离子源的触发电压为6～8KV，触发电流为20～30A，触发脉宽6～8us；主弧电压为80～100V，主弧电流为85～100A，主弧脉宽1.2～1.6ms；注入高压30～50KV、注入束流5～7mA；注入计数500～1000mC；这一步的目的是在金属基衬上做一个钨过渡层；(2)钨沉积层的制备将步骤(1)得到的镀有过渡层的金属基衬置入单90度弯管过滤阴极真空脉冲弧(FCVPA)设备中；调节脉冲触发电压为6～8KV、触发电流25～35A、触发脉宽6～8us；脉冲弧压150～180V、脉冲弧流20～40mA、弧脉宽2.5～3ms；偏转电压20～40V；偏转电流2.1～2.3A；基衬偏压80V；沉积2C～1000C的计数以得到数纳米至数千纳米厚度的钨膜。所述金属基衬为不锈钢。以上工艺稳定可靠，镀出的钨膜与钛箔之间的结合力好，完全满足实验需求。实施例2与实施例1不同的是，金属基衬的材质为钛。步骤(1)中调节金属蒸气真空脉冲弧离子注入设备中离子源的触发电压为7KV，触发电流为25A，触发脉宽6us；弧脉宽1.2ms；注入高压50KV、注入束流5mA。步骤(2)中脉冲触发电压为6KV、触发电流30A、触发脉宽6us；脉冲弧压150V、脉冲弧流20mA、弧脉宽2.5ms；偏转电压20V；偏转电流2.1A。实施例3与实施例1不同的是，金属基衬的材质为铜。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在金属基衬上镀制钨膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)镀制钨过渡层将预处理后的基衬置入金属蒸气真空脉冲弧离子注入设备中；调节脉冲离子源的触发电压为6～8KV，触发电流为20～30A，触发脉宽6～8us；主弧电压为80～100V，主弧电流为85～100A，主弧脉宽1.2～1.6ms；注入高压30～50KV、注入束流5～7mA；注入计数500～1000mC；该步骤可在金属基衬上得到钨过渡层；(2)钨沉积层的制备将步骤(1)得到的镀有过渡层的金属基衬置入单90度弯管过滤阴极真空脉冲弧设备中；调节脉冲触发电压为6～8KV、触发电流25～35A、触发脉宽6～8us；脉冲弧压150～180V、脉冲弧流20～40mA、弧脉宽2.5～3ms；偏转电压20～40V；偏转电流2.1～2.3A；基衬偏压80V；沉积2C～1000C的计数以得到数纳米至数千纳米厚度的钨膜。

【技术特征摘要】
1.一种在金属基衬上镀制钨膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)镀制钨过渡层将预处理后的基衬置入金属蒸气真空脉冲弧离子注入设备中；调节脉冲离子源的触发电压为6～8KV，触发电流为20～30A，触发脉宽6～8us；主弧电压为80～100V，主弧电流为85～100A，主弧脉宽1.2～1.6ms；注入高压30～50KV、注入束流5～7mA；注入计数500～1000mC；该步骤可在金属基衬上得到钨过渡层；(2)钨沉积层的制备将步骤(1)得到的镀有过渡层的金属基衬置入单90度弯管过滤阴极真空脉冲弧设备中；调节脉冲触发电压为6～8KV、触发电流25～35A、触发脉宽6～8us；脉冲弧压150～180V、脉冲弧流20～40mA、弧脉宽2.5～3ms；偏转电压20...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊启文，孟波，胡跃明，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11