三、以非平衡磁控濺射法(CFUBMS)蒸鍍類鑽石碳膜 使用CFUBMS系統,DLC的製程如下所示[7]。 抽真空至mbar 濺射清潔工件表面 導入氬氣mbar 設定偏壓值1000 V 靶材1:使用Ti靶 靶材2:使用Ti靶 設定磁場電流 穩定保持5 min 導入氣 設定基板偏壓值 設定Optical Emmision M icroscope (OEM)值到55% 維持一段時間(20-30 min) 設定OEM值(5%,10%,or 15%) 維持一段時間(30 min) CFUBMS DLC的蒸鍍製程基本上是一種多層蒸鍍,以TiN/TiCN/TiC為介在層最後再成長DLC鍍膜。在成長TiN/TiCN/TiC時與一般非平衡磁控濺射法相同,在成長DLC過程中逐漸增加的壓力,使得毒化靶材,靶材表面生成TiC,隨著靶材被毒化的程度愈高,鈦的濺射量愈含碳氫相當高的成分。再藉輝光中Ar離子的作用將碳原子由靶材表面濺射出來至輝光中,碳原子在輝光中受電子的撞擊作用而離子化,最後受基板偏壓的作用而達基材生成類鑽石碳膜。 四、蒸鍍條件對鍍膜性質的影響 表1表示在各種不同蒸鍍條件下,製程因素對鍍膜性質的影響。製程因素包括靶材電流、基材偏壓、鈦含量及氮含量,鍍膜的性質則測量鍍膜的沈積速率、硬度、磨擦係數、附著性等。 五、蒸鍍類鑽碳膜之應用例 在國外目前類鑽石碳膜被覆技術之應用已趨成熟,應用範圍愈來拗廣泛[6],其應用之例子如:(1)應用於紡織業之纖維裁剪刀,在蒸鍍前每五秒需要再研磨一次,蒸鍍類鑽碳膜後可使用至一個小時以上不需研磨[8]。(2)直徑300 mm齒輪被覆DLC後使用壽命增加30%[9],其他如成形工具,鋁擠製模,活塞,鋁合金裁切刀具等均有成功的應用[10-11]。 本中心所開發之類鑽碳膜被覆技術在工、模具上也有不少成功的應用例子,分述如下: 壓鑄鋁合金製品之裁邊刀具經類鑽碳膜被覆後,使用次數由10000次提升至50000次。 切削不鏽鋼鑽頭經類鑽碳膜被覆後,鑽孔次數由三十二孔增加至九十四孔,使用壽命提升約三倍。 IC成形模具經類鑽碳膜被覆後,由成形十批次研磨一次增加至五十一批次研磨一次。 六、結論 本研究主要探討以非平衡磁控濺鍍法蒸鍍類鑽碳膜及類鑽碳膜在工、模具之應用,獲得以下結論: 基板偏壓愈高,鍍膜成長速率與摩擦係數愈低。無氮氣時,鍍膜附著力變差。鍍膜中鈦含量增加時,附著力增加,但成長速率下降。 鍍膜的應用在需求低摩擦及低黏著磨耗的使用場合如鋁合金及銅合金及封裝模具的使用場合可發揮極大的效果。 |