本发明专利技术公开了一种低红外发射率TiCuN/Cu/TiCuN耐腐蚀薄膜及制备方法，该制备方法包括：对基体打磨，抛光处理；将基体清洗；将基体进行烘干处理；将基体置于磁控溅射仪的中央样品台上，在靶基座上装上Ti和Cu靶，关闭溅射室，进行真空抽取；分别打开Ti和Cu靶直流电源，对Ti和Cu靶材进行预溅射，除去Ti和Cu靶材表面附着的杂质；第一次镀制TiCuN薄膜；镀制Cu薄膜；第二次镀制TiCuN薄膜；关闭Ti和Cu靶直流电源，打开真空阀门，取出薄膜样品。本发明专利技术制备的低红外发射率TiCuN/Cu/TiCuN耐腐蚀薄膜，薄膜表面致密无空隙，薄膜层与层之间结合良好无间隙。薄膜层与层之间结合良好无间隙。薄膜层与层之间结合良好无间隙。
【技术实现步骤摘要】
一种低红外发射率TiCuN/Cu/TiCuN耐腐蚀薄膜及制备方法
[0001]本专利技术涉及薄膜制备
，具体涉及一种低红外发射率TiCuN/Cu/TiCuN耐腐蚀薄膜及制备方法。
技术介绍
[0002]低红外发射率薄膜主要涂覆在军事目标表面，以降低军事目标表面的红外发射率，从而实现军事目标的红外隐身。薄膜的低红外发射和高温稳定性能是影响军事目标红外隐身性能的重要因素，这就对红外隐身薄膜的选择和设计提出了更加严苛的要求，不仅要求薄膜具有较低的红外发射率，还应该拥有在高温环境下服役时性能的稳定性，确保薄膜在高温条件下仍具有较低的红外发射率。
[0003]金属类薄膜具有极低的红外发射率，尤其是金属Cu薄膜，因其低成本和优异的导电性能使其作为金属发射层拥有较大的应用市场和前景。然而，Cu薄膜高温稳定性差，易发生氧化、电化学腐蚀等反应，从而导致薄膜成分改变，结构损伤，造成红外发射率显著上升，使它们的应用受到了很大的限制。
[0004]TiN具有高熔点、高硬度、耐腐蚀等优点，并且相比其它陶瓷层具有较低的红外发射率。从材料的匹配问题考虑，对于多层复合薄膜，不同薄膜层中应有元素的重合来增强多层结构复合薄膜的匹配度，以消除各膜层间热膨胀系数匹配以及膜层间元素扩散等问题。因此，本专利技术在TiN中引入Cu元素制备出三元TiCuN薄膜，作为金属Cu薄膜的保护层和阻碍层。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供一种低红外发射率TiCuN/Cu/TiCuN耐腐蚀薄膜及制备方法。其中，金属Cu膜对红外辐射具有很高的反射率，使复合薄膜具有较低红外发射率。三元TiCuN薄膜因其优异的抗氧化、耐腐蚀和耐磨性而受到广泛关注，可作为Cu薄膜的表面保护层，保护Cu薄膜不受化学和机械损伤。此外，TiCuN中含有Cu元素，可阻碍金属Cu膜中的Cu元素向外扩散，使金属Cu膜具有一定的稳定性。并且，相比单层薄膜，多层的设计可进一步降低复合薄膜的红外发射率。
[0006]本专利技术采用如下技术方案来实现的：
[0007]一种低红外发射率TiCuN/Cu/TiCuN耐腐蚀薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1，先对基体利用砂纸进行机械打磨，再进行抛光处理，直至表面无明显的划痕，呈镜面；
[0009]步骤2，将经步骤1得到的基体浸入乙醇溶液进行超声波激励，再浸入去离子水进行超声波清洗；
[0010]步骤3，将经步骤2得到的基体表面擦拭干净后进行烘干处理；
[0011]步骤4，将经步骤3得到的基体置于磁控溅射仪的中央样品台上，在靶基座上装上Ti和Cu靶，关闭溅射室，确认各环节无误后，进行真空抽取；
[0012]步骤5，当步骤4中的真空达到背景真空7.0
×
10
‑4Pa后，打开氩气阀门，通入氩气，然后分别打开Ti和Cu靶直流电源，对Ti和Cu靶材进行预溅射，除去Ti和Cu靶材表面附着的杂质；
[0013]步骤6，当步骤5中的预溅射结束后，设置TiCuN薄膜溅射参数，打开氮气阀门，打开Ti和Cu靶直流电源，进行反应磁控共溅射，镀制TiCuN薄膜；
[0014]步骤7，当步骤6中的溅射结束后，关闭氮气和氩气阀门，进行真空抽取，把溅射室中的氮气和氩气抽完后，设置Cu薄膜溅射参数，打开氩气阀门，打开Cu靶直流电源，镀制Cu薄膜；
[0015]步骤8，当步骤7中的溅射结束后，设置与步骤6中TiCuN薄膜相同溅射参数，打开氮气阀门，打开Ti和Cu靶直流电源，进行反应磁控共溅射，镀制TiCuN薄膜；
[0016]步骤9，当步骤8中的溅射结束后，关闭Ti和Cu靶直流电源，打开真空阀门，取出薄膜样品。
[0017]本专利技术进一步的改进在于，步骤1中基体材料选用玻璃、硅晶片、高速钢或不锈钢，尺寸为20.0
×
20.0
×
1.0mm，高速钢或不锈钢分别用由粗到细的砂纸打磨，然后抛光处理。
[0018]本专利技术进一步的改进在于，步骤2中乙醇溶液超声波激励时间为5～10min，去离子水超声波清洗时间为10～20min。
[0019]本专利技术进一步的改进在于，步骤3中基体的烘干温度为50～80℃，烘干时间为60～100min。
[0020]本专利技术进一步的改进在于，步骤4中Ti靶材的纯度为99.999％，Cu靶材的纯度为99.999％，在靶基座上装上Ti和Cu靶时，Ti和Cu靶相对45
°
角倾斜放置，调整基体与溅射靶材之间的距离为40～60mm，靶上不加偏压；抽取真空时，先打开机械泵和预抽阀，进行低真空的抽取，当溅射室内气压低于0.5Pa以后，关闭预抽阀，依次打开前级阀，分子泵和插板阀及，进行高真空的抽取。
[0021]本专利技术进一步的改进在于，步骤5中打开Ti和Cu靶直流电源前，打开基体挡板，保护基体材料免受预溅射原子的污染，预溅射氩气流量为20～50sccm，溅射气压为0.1～0.5Pa，溅射功率为50～200W，溅射时间为20～60min。
[0022]本专利技术进一步的改进在于，步骤6中预溅射结束后，关闭基体挡板，设置TiCuN薄膜溅射参数，氮气流量为1～8sccm，Ti靶溅射功率为80～200W，Cu靶溅射功率为50～100W，共溅射沉积时间为10～60min，衬底温度为室温。
[0023]本专利技术进一步的改进在于，步骤7中真空背景为7.0
×
10
‑4Pa，Cu靶溅射功率为50～80W，沉积时间为10～40min，衬底温度为室温。
[0024]本专利技术进一步的改进在于，步骤9，层数为3层，最内层和最外层都为TiCuN薄膜，中间层为Cu膜，总膜厚为0.5～1μm。
[0025]一种低红外发射率TiCuN/Cu/TiCuN耐腐蚀薄膜，采用所述的一种低红外发射率TiCuN/Cu/TiCuN耐腐蚀薄膜的制备方法制备得到。
[0026]本专利技术至少具有如下有益的技术效果：
[0027]1.本专利技术为一种低红外发射率TiCuN/Cu/TiCuN耐腐蚀薄膜及制备方法。该方法采用磁控溅射，制备出层数为3层的膜厚小于1μm的纳米低红外发射率TiCuN/Cu/TiCuN耐腐蚀复合薄膜。采用金属Cu膜作为内部发射层，可降低复合薄膜的红外发射率。采用TiCuN膜作
为表面层，可提高复合薄膜的抗氧化、耐磨、耐腐蚀性能，提高TiCuN/Cu/TiCuN薄膜的寿命。
[0028]2.本专利技术为一种低红外发射率TiCuN/Cu/TiCuN耐腐蚀薄膜及制备方法。在低红外发射率薄膜TiN中引入Cu元素制备出三元TiCuN薄膜，不仅使其能够保持低红外发射率，还可以作为金属Cu薄膜的阻碍层，消除TiCuN/Cu/TiCuN各膜层间热膨胀系数匹配以及膜层间元素扩散等问题，提高TiCuN/Cu/TiCuN薄膜的稳定性能。
[0029]3.本专利技术制备的低红外发射率TiCuN/Cu/TiCuN耐腐蚀薄膜，薄膜表面致密无空隙，薄膜层与层之间结合良好本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低红外发射率TiCuN/Cu/TiCuN耐腐蚀薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，先对基体利用砂纸进行机械打磨，再进行抛光处理，直至表面无明显的划痕，呈镜面；步骤2，将经步骤1得到的基体浸入乙醇溶液进行超声波激励，再浸入去离子水进行超声波清洗；步骤3，将经步骤2得到的基体表面擦拭干净后进行烘干处理；步骤4，将经步骤3得到的基体置于磁控溅射仪的中央样品台上，在靶基座上装上Ti和Cu靶，关闭溅射室，确认各环节无误后，进行真空抽取；步骤5，当步骤4中的真空达到背景真空7.0
×
10
‑4Pa后，打开氩气阀门，通入氩气，然后分别打开Ti和Cu靶直流电源，对Ti和Cu靶材进行预溅射，除去Ti和Cu靶材表面附着的杂质；步骤6，当步骤5中的预溅射结束后，设置TiCuN薄膜溅射参数，打开氮气阀门，打开Ti和Cu靶直流电源，进行反应磁控共溅射，镀制TiCuN薄膜；步骤7，当步骤6中的溅射结束后，关闭氮气和氩气阀门，进行真空抽取，把溅射室中的氮气和氩气抽完后，设置Cu薄膜溅射参数，打开氩气阀门，打开Cu靶直流电源，镀制Cu薄膜；步骤8，当步骤7中的溅射结束后，设置与步骤6中TiCuN薄膜相同溅射参数，打开氮气阀门，打开Ti和Cu靶直流电源，进行反应磁控共溅射，镀制TiCuN薄膜；步骤9，当步骤8中的溅射结束后，关闭Ti和Cu靶直流电源，打开真空阀门，取出薄膜样品。2.根据权利要求1所述的一种低红外发射率TiCuN/Cu/TiCuN耐腐蚀薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1中基体材料选用玻璃、硅晶片、高速钢或不锈钢，尺寸为20.0
×
20.0
×
1.0mm，高速钢或不锈钢分别用由粗到细的砂纸打磨，然后抛光处理。3.根据权利要求1所述的一种低红外发射率TiCuN/Cu/TiCuN耐腐蚀薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2中乙醇溶液超声波激励时间为5～10min，去离子水超声波清洗时间为10～20min。4.根据权利要求1所述的一种低红外发射率TiCuN/Cu/TiCuN耐腐蚀薄膜的制备方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔雄华，崔锦文，张磊，王弘喆，杨哲一，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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