一种薄膜真空计的固定电极及其制备方法技术

本发明专利技术属于真空镀膜及微观表面科学技术领域，尤其涉及一种薄膜真空计的固定电极及其制备方法。所述固定电极包括基底，以及依次层叠设置于所述基底表面的缓冲层和导电层；所述缓冲层用于增强导电层和基底的结合力，改善固定电极表面微观形貌，有效的提高了薄膜真空计的测量精度。本发明专利技术在基底和导电层之间增设缓冲层，缓冲层的存在，提高了导电层和陶瓷基底之间的结合力，改善了导电层表面微观结构。本发明专利技术利用真空电子束蒸发镀膜技术和磁控溅射技术，在基底上沉积缓冲层与导电层，通过改变沉积时间和功率来控制缓冲层和导电层的厚度，最终得到导电层性能优良的固定电极，导电层与基底的结合力强，在恶劣环境下依然保持较高结合强度。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜真空计的固定电极及其制备方法
本专利技术属于真空镀膜及微观表面科学
，具体涉及一种薄膜真空计的固定电极及其制备方法。
技术介绍
根据弹性薄膜在压差作用下产生形变而引起电容变化的原理制成的真空计称为电容式薄膜真空计。电容式薄膜真空计由电容式薄膜规管(又称为电容式压力传感器)和测量仪器两部分组成。电容式薄膜规管的中间装着一张金属弹性膜片，在金属弹性膜片的一侧装有一个固定电极，当金属弹性膜片两侧的压差为零时，固定电极与金属弹性膜片形成一个静态电容C0。当金属弹性膜片在压差的作用下产生形变时，固定电极和金属弹性膜片之间的电容就会发生变化，电容的变化引起电路中的电流发生改变，由此可以测量出压力的大小。电容式薄膜真空计的灵敏度与固定电极的性能联系紧密，固定电极越致密、电阻率越低，电容式薄膜真空计的灵敏度越高。一般而言，金属银具有极低的电阻率，物理性能优异，常被用作电极材料。现有技术中，常利用金属银作为导电层，覆盖在陶瓷基片表面制备带有银涂层的固定电极。然而固定电极的性能取决于银导电层的微观界面情况。现有技术制备银涂层电极的方法一般为电化学法，涂布法等，这些工艺制备出来的固定电极，其表面粗糙，有大量微孔，且疏松，其性能不足以满足更高精度电容式真空计的要求。除此之外，电化学法，涂布法等方法的制备工艺繁琐，并不利于大规模工业生产。磁控溅射法具有设备简单、价格便宜、成膜均匀、可用于大面积制膜等优点，该制备工艺可在工业化生产中的得到广泛应用，且避免了有机溶剂的使用，生产成本较低。磁控溅射法的制备条件易控制，银金属薄膜的大小、形状、厚度可控，可获得机械性能良好和导电性能优良的银涂层电极，因此，采用磁控溅射法在陶瓷基片上制备银涂层具有较好的实际应用前景。然而，陶瓷基片与其表面的银导电的连接面临许多困难：由于陶瓷与金属的物理化学性能、晶格结构、线胀系数等差异过大，导电层和陶瓷基底连接后的固定电极往往会出现残余应力大，连接界面出现脆性反应相而导致结合力弱，连接强度低等现象。若直接用磁控溅射法在陶瓷基片表面镀银，其结合力并不足以长期保持银导电层的结合强度，很容易在高温等特殊环境失效，导致银导电层脱落。因此，提高陶瓷基片和银导电层之间的结合力，是目前业内亟待解决的问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了克服现有技术的不足，改善固定电极的表面微观结构，增强电容式薄膜真空计的精度，降低测量噪声，以及增强银涂层电极与陶瓷基片的结合力，本专利技术提供了一种薄膜真空计的固定电极。为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术还提供一种薄膜真空计的固定电极的制备方法。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种薄膜真空计的固定电极，所述固定电极包括基底，以及依次层叠设置于所述基底表面的缓冲层和导电层；所述缓冲层用于增强导电层和基底的结合力，改善固定电极表面微观形貌。根据本专利技术，所述基底为陶瓷基底，所述缓冲层的材料包含金属原子Ag、Cu和Ti，所述导电层为Ag。根据本专利技术，所述缓冲层的材料为(Ag72Cu28)97Ti3。根据本专利技术，所述缓冲层的厚度为1μm～10μm，所述导电层的厚度为10μm～80μm。本专利技术还提供一种薄膜真空计的固定电极的制备方法，包括如下步骤：S1、对基底进行表面前处理，包括对基底进行打磨、抛光和超声清洗；S2、在基底表面形成缓冲层，采用真空电子束蒸发镀膜法在基底表面蒸镀缓冲层，得到带有缓冲层的基底；S3、在缓冲层表面沉积导电层，采用磁控溅射技术在缓冲层上沉积导电层，得到固定电极；S4、对步骤S3得到的固定电极进行热退火处理，以消除步骤S2和步骤S3形成的缓冲层和导电层的表面残余应力和组织缺陷。根据本专利技术，步骤S2中，将基底安装在真空室，将真空室内压力抽至0.1～1Pa，利用电子束加热靶材，使之蒸发，并附着至基底，形成1μm～10μm厚的致密缓冲层，其中，电子束蒸发功率为0.5kw～3kw，水冷量外为5～8L/min，电子束偏角为225°～270°。根据本专利技术，步骤S3中，将带有缓冲层的基底放至磁控溅射真空室，将真空室抽至本底真空0.1Pa～1Pa，向真空室通入氩气至气压为0.5～2Pa，启动射频电源起辉，调节功率至0.4kw～1.2kw，温度为80～120℃，在缓冲层上沉积10μm～80μm厚的导电层。根据本专利技术，步骤S4中，将步骤S3得到的固定电极放入退火腔室，退火腔室内抽真空至10～3Pa，充入氮气，保持退火温度600～1000℃，退火时间5～20min，对固定电极进行热退火处理，以消除步骤S2和步骤S3形成的缓冲层和导电层的表面残余应力和组织缺陷。根据本专利技术，所述基底为陶瓷基底；步骤S2中，采用金属Ag、Cu和Ti的混合物制备成的钎料作为靶材，其中，金属Ag、Cu和Ti的质量比为20～25：60～66：9～11，所述金属Ag、Cu和Ti的纯度大于99.99％；步骤S3中，采用99.99％的金属Ag作为溅射靶材，所述纯氩气的纯度大于99.99％。根据本专利技术，步骤S2中，采用冷压工艺将金属Ag、Cu和Ti的混合物制备的钎料压制成块状，再在基底表面蒸镀缓冲层；所述钎料中，Ag、Cu和Ti的质量比为2:6:1，蒸镀形成的缓冲层为(Ag72Cu28)97Ti3。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术在基底和导电层之间增设缓冲层，借助所述缓冲层提高了导电层和基底(陶瓷)之间的结合力。此外，本专利技术利用真空电子束蒸发镀膜技术和磁控溅射技术，在基底上沉积(Ag72Cu28)97Ti3缓冲层与银导电层，通过改变沉积时间和功率来控制缓冲层和导电层的厚度。本专利技术最终得到导电层性能优良的固定电极，与基底的结合力强，在恶劣环境下依然保持较高结合强度。此外，导电层表面平整均匀，致密性好，能够有效地提高薄膜真空计的精度，降低由于导电层表面微观结构不平整造成的测量噪声。附图说明图1是本专利技术的薄膜真空计的固定电极的结构图；图2是本专利技术的固定电极的制备方法流程图；图3是磁控溅射功率对导电层特性的影响示意图；图4是无缓冲层条件下磁控溅射功率对导电层和基底结合力的影响示意图；图5是电子束蒸发功率对导电层结合力的影响示意图；图6是在800w磁控溅射功率、不同电子束蒸发功率下，固定电极表面的划痕。【附图标记说明】1：导电层；2：缓冲层；3：基底。具体实施式为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。如图1所示，本专利技术实施例提供一种薄膜真空计的固定电极，包括基底3，以及依次层叠设置于基底3表面的缓冲层2和导电层1。缓冲层2用于增强导电层1和基底3的结合力，改善固定电极表面微观形貌。具体地，基底3为陶瓷基底，缓冲层2中包含金属原子Ag、Cu和Ti，导电层为Ag。本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜真空计的固定电极，其特征在于，所述固定电极包括基底，以及依次层叠设置于所述基底表面的缓冲层和导电层；/n所述缓冲层用于增强导电层和基底的结合力，改善固定电极表面微观形貌。/n

【技术特征摘要】
1.一种薄膜真空计的固定电极，其特征在于，所述固定电极包括基底，以及依次层叠设置于所述基底表面的缓冲层和导电层；
所述缓冲层用于增强导电层和基底的结合力，改善固定电极表面微观形貌。


2.根据权利要求1所述的固定电极，其特征在于，所述基底为陶瓷基底，所述缓冲层的材料包含金属原子Ag、Cu和Ti，所述导电层为Ag。


3.根据权利要求1或2所述的固定电极，其特征在于，所述缓冲层的材料为(Ag72Cu28)97Ti3。


4.根据权利要求1所述的固定电极，其特征在于，所述缓冲层的厚度为1μm～10μm，所述导电层的厚度为10μm～80μm。


5.根据权利要求1-4任一项所述的薄膜真空计的固定电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对基底进行表面前处理，包括对基底进行打磨、抛光和超声清洗；
S2、在基底表面形成缓冲层，采用真空电子束蒸发镀膜法在基底表面蒸镀缓冲层，得到带有缓冲层的基底；
S3、在缓冲层表面沉积导电层，采用磁控溅射技术在缓冲层上沉积导电层，得到固定电极；
S4、对步骤S3得到的固定电极进行热退火处理，以消除步骤S2和步骤S3形成的缓冲层和导电层的表面残余应力和组织缺陷。


6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，将基底安装在真空室，将真空室内压力抽至0.1～1Pa，利用电子束加热靶材，使之蒸发，并附着至基底，形成1μm～10μm厚的致密缓冲层，其中，电子束蒸发功率为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：唐云剑，丁基敏，
申请(专利权)人：上海振太仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31