本文關(guān)鍵詞：磁控濺射TiNC系列可穿戴裝飾薄膜及其顏色控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著可穿戴設(shè)備的不斷普及,人們對產(chǎn)品表面質(zhì)量的體驗要求越來越高,可穿戴裝飾薄膜向著高質(zhì)量、功能化和彩色化的方向發(fā)展。TiNC系列可穿戴裝飾薄膜是在純TiN薄膜沉積的基礎(chǔ)上摻雜C元素,可以得到深黃、棕色、咖啡色、紫色、黑色等顏色系列可穿戴裝飾薄膜。除此之外,該系列薄膜具有耐磨、耐腐蝕、色彩鮮艷、生物相容性好等特點(diǎn),在可穿戴薄膜領(lǐng)域具有極好的應(yīng)用前景。在TiNC系列可穿戴裝飾薄膜的工業(yè)生產(chǎn)中,薄膜顏色的控制是每一款產(chǎn)品必須經(jīng)歷的開發(fā)過程。本文采用中頻非平衡反應(yīng)磁控濺射法成功制備出了一系列TiN和TiNC多層梯度可穿戴裝飾薄膜,采用分光測色儀測出各種工藝參數(shù)實(shí)驗條件下的顏色參數(shù)。通過對薄膜顏色參數(shù)的分析,結(jié)合掃描電鏡-能譜儀(SEM-EDS)測試手段對薄膜成分進(jìn)行分析,研究顏色層沉積階段反應(yīng)氣體中N2和C2H2氣體流量變化以及顏色層沉積時間等工藝參數(shù)對薄膜顏色的影響規(guī)律,以實(shí)現(xiàn)對TiNC系列可穿戴裝飾薄膜顏色的精確控制。通過研究發(fā)現(xiàn):(1)N2流量對薄膜的黃度值影響較大,隨著N2流量的增加黃度加深,薄膜顏色呈現(xiàn)淺黃-金黃-深黃的變化規(guī)律。(2)延長TiN薄膜顏色層沉積穩(wěn)定時間也可以實(shí)現(xiàn)顏色由淺黃到深黃的變化規(guī)律,隨著穩(wěn)定時間的延長薄膜黃度值b*和紅度值a*均增大,亮度值L*減小。(3)N2流量超過一定值、穩(wěn)定時間過長、N2流量起始值過大或加氣速度過快均會出現(xiàn)濺射靶材中毒現(xiàn)象,靶材中毒時等離子體輝光泛紅,a*值急劇增大,L*值急劇下降,薄膜發(fā)紅變暗。(4)通過向反應(yīng)氣體中加入C2H2可以實(shí)現(xiàn)TiN薄膜的C原子摻雜,摻雜后的TiNC薄膜紅度值a*明顯增大,薄膜向赤黃的方向轉(zhuǎn)變,從而拓寬了TiN系列裝飾薄膜的顏色實(shí)現(xiàn)范圍。(5)隨著C2H2流量增加和TiNC顏色層穩(wěn)定時間的延長,薄膜顏色呈現(xiàn)金黃-深黃-棕色-咖啡色-紫色-黑色的變化規(guī)律,通過調(diào)整顏色層穩(wěn)定時間可以實(shí)現(xiàn)顏色的有效控制。(6)不同工藝條件下的薄膜顏色值變化曲線呈現(xiàn)先緩后急的指數(shù)函數(shù)式變化規(guī)律,隨反應(yīng)氣體流量增加或穩(wěn)定時間的延長薄膜顏色先緩慢加深,隨后變化速度加快。(7)通過對不同顏色的TiNC薄膜成分進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)薄膜顏色與薄膜成分中金屬Ti含量存在對應(yīng)關(guān)系,隨著薄膜成分中金屬Ti所占的比例降低薄膜顏色逐漸加深。(8)綜合對比不同工藝條件下的TiN和TiNC系列裝飾薄膜顏色變化規(guī)律以及膜層中成分變化規(guī)律,研究認(rèn)為TiN和TiNC等化合物生成機(jī)理主要發(fā)生在靶材表面,然后通過濺射作用沉積到基底表面。而靶材表面TiN和TiNC化合物的生成會急劇減小金屬Ti成分的濺射比例,從而導(dǎo)致膜層顏色的指數(shù)式變化規(guī)律。(9)各項性能測試結(jié)果表明,采用中頻非平衡磁控濺射法制備的多層可穿戴TiN和TiNC裝飾薄膜表面光滑,膜層致密,膜基結(jié)合力強(qiáng),具有優(yōu)異的耐磨和抗腐蝕性能。
【關(guān)鍵詞】：TiN薄膜 TiNC薄膜 磁控濺射 可穿戴裝飾薄膜
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ134.11;TB383.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-25
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 可穿戴裝飾薄膜介紹12-21
• 1.2.1 可穿戴裝飾薄膜的定義12-13
• 1.2.2 表面裝飾技術(shù)方法13-16
• 1.2.3 可穿戴裝飾薄膜的性能要求16-17
• 1.2.4 可穿戴裝飾涂層的沉積方法及其研究進(jìn)展17-21
• 1.3 TiNC系列可穿戴裝飾薄膜的性能特點(diǎn)及其研究進(jìn)展21-23
• 1.4 論文的研究目的和內(nèi)容23-25
• 1.4.1 論文研究的目的23-24
• 1.4.2 論文的研究內(nèi)容24-25
• 第2章 實(shí)驗設(shè)備及性能測試儀器25-35
• 2.1 SP-1215型鍍膜機(jī)25-29
• 2.2 本裝置所涉及的鍍膜技術(shù)29-31
• 2.2.1 多弧離子鍍技術(shù)29
• 2.2.2 非平衡磁控濺射鍍膜技術(shù)29-30
• 2.2.3 中頻孿生靶磁控濺射鍍膜技術(shù)30-31
• 2.2.4 多弧離子鍍與磁控濺射復(fù)合鍍膜技術(shù)31
• 2.3 分光光度計31-32
• 2.4 掃描電鏡-能譜儀（SEM-EDS）32-33
• 2.5 膜厚測量儀33-35
• 第3章 N_2對TiN薄膜顏色的影響35-51
• 3.1 顏色的產(chǎn)生與測量35-40
• 3.1.1 可見光35-36
• 3.1.2 顏色的產(chǎn)生36-37
• 3.1.3 色度學(xué)37-40
• 3.2 TiN多層梯度裝飾薄膜的制備40-42
• 3.3 實(shí)驗設(shè)計42-43
• 3.4 N_2流量對薄膜顏色的影響43-46
• 3.5 N_2加氣速度對薄膜顏色的影響46-47
• 3.6 顏色穩(wěn)定層沉積時間對薄膜顏色的影響47-49
• 3.7 本章小結(jié)49-51
• 第4章 C_2H_2對TiNC薄膜顏色的影響51-59
• 4.1 TiNC裝飾薄膜薄膜的制備52
• 4.2 實(shí)驗設(shè)計52-53
• 4.3 C_2H_2濃度對TiNC薄膜顏色的影響53-55
• 4.4 顏色穩(wěn)定層沉積時間對TiNC薄膜顏色的影響55-56
• 4.5 薄膜成分分析56-58
• 4.6 本章小結(jié)58-59
• 第5章 TiNC可穿戴裝飾薄膜使用性能測試59-67
• 5.1 力學(xué)性能測試59-65
• 5.1.1 附著力測試59-61
• 5.1.2 耐磨防刮性能測試61-65
• 5.2 耐腐蝕性能測試65-66
• 5.3 本章小結(jié)66-67
• 第6章 結(jié)論67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73-75
• 攻讀碩士期間已發(fā)表的論文75

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