【儀表網(wǎng) 行業(yè)聚焦點】近日，中科院條件保障與財務局組織專家對力學所承擔的院科研裝備研制項目“高能沖擊磁控濺射等離子體發(fā)生與成膜控制平臺”進行了技術(shù)測試和現(xiàn)場驗收。驗收專家組認為該項目完成了任務書規(guī)定的各項任務并實現(xiàn)了研制目標，技術(shù)指標和功能達到或優(yōu)于任務書的要求，一致同意通過驗收。
　　

　　表面工程提高材料摩擦磨損、耐腐蝕性能的同時，還賦予材料新的表面功能，為解決人類發(fā)展中遇到的資源、能源等問題起到了不可替代的重要作用。作為表面工程領(lǐng)域的重要分支，我國亟需提升物理氣相沉積（PVD）的技術(shù)能力。
　　
　　高能沖擊磁控濺射技術(shù)(High PowerImpulse Magnetron Sputtering,HiPIMS)在上被稱為磁控濺射方法的重大突破。該技術(shù)的出現(xiàn)，引起了上高度重視，1997年，Kouznetsov提出美國，繼而先后有德國Hunttinger、美國Zpulser、荷蘭Hauzer等公司開展專用HiPIMS離子源研究。近年，歐盟國家聯(lián)合有關(guān)科研團隊開展了該技術(shù)的系統(tǒng)研發(fā)，并制定了HiPIMS發(fā)展路線圖。2009年至今，上已連年召開專題討論會。因此，在我國解決PVD表面改性中的關(guān)鍵HiPIMS裝備與技術(shù)問題，搭建真空等離子狀態(tài)檢測系統(tǒng)，探究高品質(zhì)薄膜沉積本質(zhì)迫在眉睫。
　　
　　在中國科學院裝備研制項目的支持下，中科院力學研究所先進制造工藝力學重點實驗室鍍層工藝力學與摩擦學課題組建設完成了高能沖擊磁控濺射（HiPIMS）等離子體發(fā)生與成膜控制平臺，該平臺將HiPIMS與等離子體基離子注入沉積方法相結(jié)合，采用前者獲得淹沒性的高離化率金屬等離子體，通過濺射脈沖和高壓脈沖的波形匹配實現(xiàn)參與成膜粒子能量可控，形成一種新穎的成膜過程控制技術(shù)。利用HiPIMS技術(shù)，金屬Ti的離化率可達80%。粒子能量超過100eV，通過調(diào)整高、低磁控電壓脈沖的脈寬比例，HiPIMS耦合電源還可實現(xiàn)對離化率的有效調(diào)控(發(fā)明，201410652546.5)。
　　
　　同時，該實驗平臺搭建了基于光發(fā)射譜、朗謬爾探針、離子能量檢測的等離子體環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，獲得了等離子體自產(chǎn)生到成膜過程中的等離子體參數(shù)、粒子種類與荷能狀態(tài)，構(gòu)建了基于網(wǎng)絡平臺的等離子體特征數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。
　　
　　相關(guān)研究成果為解決膜基結(jié)合力、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，成膜均勻性三大共性問題提供了科學依據(jù)和裝備平臺，可為開展多元及復雜體系涂層表面改性的應用研究提供指導和實驗條件。力學所科研團隊在此基礎(chǔ)上，已開展了傳感器部件、發(fā)動機活塞環(huán)及行波管散熱器等工程化應用。
　　
　　在設備建設過程中，作為HiPIMS技術(shù)的主要合作單位邀請了學者Allan Matthews教授來訪，深入探討了HiPIMS裝備的技術(shù)難題和未來發(fā)展，開展了相關(guān)學術(shù)問題的交流，為后續(xù)的技術(shù)合作和科學研究奠定了基礎(chǔ)。