亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        改善磁控濺射銅膜與聚碳酸酯基體結(jié)合力的研究

        2021-01-02 17:49:02曹曉雪張虎林劉超劉惠濤高原
        電鍍與涂飾 2021年23期
        關(guān)鍵詞:結(jié)合力透光率基材

        曹曉雪,張虎林,劉超,劉惠濤,高原

        (煙臺(tái)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,山東 煙臺(tái) 264005)

        聚碳酸酯(PC)具有質(zhì)量輕、易加工、成本低等諸多優(yōu)點(diǎn),在其表面沉積金屬膜,既保持了聚合物自身質(zhì)輕、抗蝕、易成型等優(yōu)點(diǎn),又賦予其導(dǎo)電、美觀等新特性,提高了產(chǎn)品的附加值,在汽車、電子、電器、包裝等領(lǐng)域具有廣闊的市場(chǎng)前景[1-3]。近年來(lái),電子工業(yè)朝著更高的集成度發(fā)展,特別是濺射鍍膜應(yīng)用于印制電路板生產(chǎn)中已成為一種新的發(fā)展趨勢(shì)[4]。然而,聚合物表面金屬薄膜附著力差的問(wèn)題制約了其實(shí)際應(yīng)用[5]。在高溫下沉積銅膜,由于薄膜的熱膨脹系數(shù)與聚合物基材不同,形成的熱殘余應(yīng)力會(huì)造成薄膜開裂或分層,直接導(dǎo)致產(chǎn)品失效[6]。采用等離子體、離子束或化學(xué)溶液對(duì)聚合物基材進(jìn)行預(yù)處理,改變其表面力學(xué)、化學(xué)或物理性質(zhì),從而降低聚合物基材上的殘余應(yīng)力,增強(qiáng)界面結(jié)合力,避免薄膜出現(xiàn)開裂或分層現(xiàn)象,是表面改性中常用的方法[7-9]。有研究表明,聚合物表面金屬薄膜附著力差的主要原因是聚合物表面具有化學(xué)惰性,活性低,不易與金屬薄膜之間形成相互作用[10-11]。

        本文嘗試將前期H2O2改性PC表面的方法[12]用于提高聚合物表面活性,改善銅膜與基體之間的結(jié)合力。采用射頻磁控濺射法沉積銅膜,研究了濺射功率對(duì)銅膜形貌產(chǎn)生的影響,并考察了銅膜的基本性能。

        1 實(shí)驗(yàn)

        1.1 主要材料

        聚碳酸酯(PC),厚度為2 mm,蘇州上臣公司;銅靶(Cu),99.999%,泰州森特材料科技有限公司;氬氣(Ar),99.999%,煙臺(tái)飛鳶特種氣體有限公司;過(guò)氧化氫(H2O2),30%,分析純,天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司;無(wú)水乙醇(EtOH),分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

        1.2 PC表面處理

        分別用去離子水和無(wú)水乙醇超聲(頻率40 kHz)清洗PC基材,每次10 min,再用去離子水沖洗基材3次。然后將PC基材垂直放入裝有30% H2O2的水熱釜中,在50 °C下處理30 min,冷卻至室溫后沖洗晾干,備用[13]。

        1.3 射頻磁控濺射制備Cu膜

        用英國(guó)Korvus公司的HEX桌面式薄膜濺射沉積系統(tǒng)制備Cu膜。將Cu靶和PC基材分別固定在濺射源和樣品臺(tái)上,關(guān)閉真空室后啟動(dòng)分子泵。當(dāng)真空度達(dá)到5.0 × 10?1Pa以下時(shí)打開氬氣閥,調(diào)節(jié)流量為30 mL/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)),設(shè)置樣品臺(tái)的轉(zhuǎn)速為30 r/min。氣壓平衡后設(shè)置濺射功率分別為10、20、30、40、50和70 W,預(yù)濺射2 min后打開遮擋板,濺射50 min。待沉積結(jié)束后,依次關(guān)閉遮擋板、射頻電源、氬氣和組合泵,當(dāng)分子泵頻率降至200 Hz以下時(shí)通入氮?dú)?,打開真空室取出鍍膜樣品。

        1.4 性能測(cè)試

        用俄羅斯NT-MDT公司的NTEGRA Prima型原子力顯微鏡(AFM)測(cè)試Cu膜的厚度(臺(tái)階法)并觀察樣品的微觀形貌。用北京普析通用的TU-1901型雙光束UV-Vis分光光度計(jì)測(cè)定樣品在200 ~ 800 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的透光率。按GB/T 28786-2012《真空技術(shù) 真空鍍膜層結(jié)合強(qiáng)度測(cè)量方法 膠帶粘貼法》,把Cu膜切割成直角網(wǎng)格圖形,測(cè)定薄膜的附著力。采用去離子水在室溫條件下浸泡鍍膜樣品,評(píng)價(jià)Cu膜的抗水汽侵蝕能力。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 PC表面改性

        圖1為不同溫度下H2O2水熱處理前后PC表面的AFM形貌。從AFM表面高度標(biāo)尺可知,顏色越亮代表高度越大(白色為最高),顏色越暗代表高度越小(黑色為最低)[14]。原始PC表面分布著大量點(diǎn)狀或長(zhǎng)條狀黑色斑點(diǎn),尺寸在100 nm左右(凹面),H2O2水熱50 °C處理后黑色斑點(diǎn)依然存在,但數(shù)量減少、尺寸減小,說(shuō)明H2O2對(duì)PC表面起到了一定的微刻蝕作用。繼續(xù)升高水熱溫度至80 °C,PC表面已無(wú)黑色斑點(diǎn),斜向紋理清晰可見,500 nm至1.5 μm大小的深色陰影更加明顯。將水熱溫度升至150 °C將高于PC的熱變形溫度(130 ~ 140 °C),此時(shí)PC表面出現(xiàn)尺寸為200 ~ 400 nm的白色斑點(diǎn)(凸起),斜向底紋清晰,表明PC表面刻蝕嚴(yán)重。為保持PC原有的力學(xué)、光學(xué)等性能不受影響,結(jié)合前期研究[12],后續(xù)Cu膜沉積過(guò)程中選取水熱50 °C處理的PC樣品作為基材。

        圖1 原始PC(a)及不同溫度(b: 50 °C;c: 80 °C;d: 150 °C)H2O2水熱處理后PC表面的AFM圖像 Figure 1 AFM images of PC surface before (a) and after hydrothermal treatment with H2O2 at 50 °C (b), 80 °C (c), and 150 °C (d), respectively

        2.2 Cu膜的沉積

        由于PC表面改性主要體現(xiàn)在Cu膜與PC基體的界面結(jié)合力上,對(duì)Cu膜的沉積量不會(huì)產(chǎn)生影響,但會(huì)影響樣品的透光率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果也驗(yàn)證了這一點(diǎn),因此圖2中只給出了在未表面改性的PC上沉積的Cu膜樣品的顯微照片和厚度(AFM臺(tái)階法)。從圖2a可見,濺射功率由10 W上升為20 W,樣品的透光率會(huì)由65%下降到20%左右,說(shuō)明當(dāng)濺射功率達(dá)到20 W時(shí)PC表面已有大量Cu顆粒沉積。隨著濺射功率的升高,透光率繼續(xù)下降,但下降幅度明顯減小。其主要原因是銅膜透光性差,當(dāng)沉積量達(dá)到一定厚度時(shí)樣品顏色加深,差異性減小。對(duì)比Cu/原始PC樣品和Cu/改性PC樣品的透光率,二者在不同濺射功率時(shí)雖然出現(xiàn)了一些波動(dòng),但變化不大,表面改性影響很小。濺射功率是控制沉積速率的主要因素,而Cu靶材的濺射閾值為17 eV[15],靶材原子容易被濺射出來(lái)。當(dāng)濺射功率使入射離子的能量超過(guò)濺射閾值時(shí),在一定功率范圍內(nèi)(20 ~ 100 W),隨著濺射功率的升高,沉積速率加快,Cu膜厚度增高(見圖2b)[16]。

        圖2 不同濺射功率下Cu/PC樣品在550 nm處的透光率(a)和Cu膜厚度(b) Figure 2 Light transmittance at 550 nm (a) and Cu film thickness (b) of Cu/PC samples sputtered at different powers

        從圖3可見,當(dāng)濺射功率小于40 W時(shí),原始PC表面和改性PC表面沉積的Cu膜形貌相似。Cu顆粒呈球形,粒徑在40 nm左右,均勻且緊密地堆積在PC表面。增大濺射功率至50 W,原始PC表面沉積的Cu膜顆粒致密,粒徑間隙小,但出現(xiàn)了裂紋;改性PC表面的Cu顆粒直徑略有增大,未出現(xiàn)裂紋。推測(cè)此現(xiàn)象與改性PC的表面有關(guān)。H2O2水熱處理PC基材可以去除其表面鈍化層,表面潤(rùn)濕性得到改善[12],沉積的Cu顆粒易與PC表面結(jié)合。從圖3中50 W時(shí)Cu/改性PC樣品的AFM圖像可以看出,較大的顆粒聚集體間形成了較大的間隙(圖中黑色部分)。當(dāng)濺射功率達(dá)到70 W時(shí),膜厚增大到1.834 μm,此時(shí)PC表面改性對(duì)較厚的膜層作用力減小,Cu膜出現(xiàn)了裂紋。通過(guò)對(duì)比分析可知,濺射功率小于50 W時(shí),PC表面改性提高了Cu顆粒與基體的結(jié)合強(qiáng)度,降低了聚合物基材上薄膜的殘余應(yīng)力,有助于避免薄膜開裂現(xiàn)象的發(fā)生。從圖2a可以看出,濺射功率大于20 W時(shí)可獲得均勻的Cu膜。后續(xù)評(píng)價(jià)試驗(yàn)選取50 W的沉積樣品。

        圖3 PC表面Cu膜的AFM圖像 Figure 3 AFM images of Cu films deposited on PC substrates

        2.3 評(píng)價(jià)試驗(yàn)

        從圖4可見,無(wú)論P(yáng)C表面是否進(jìn)行了水熱處理,Cu膜在PC表面都表現(xiàn)出優(yōu)異的結(jié)合力,切割邊緣平滑,沒(méi)有脫落,評(píng)價(jià)結(jié)果為0級(jí)。

        水汽對(duì)表面膜層的侵蝕破壞一直是聚合物基復(fù)合材料的研究熱點(diǎn)[17],水汽侵蝕易造成金屬及無(wú)機(jī)氧化物膜層的開裂和脫落。從圖5可見,雖然濺射功率為20 W、40 W時(shí)PC表面可獲得均勻、致密的Cu膜。但由于濺射能量低,Cu膜與PC基體的界面結(jié)合力弱,抵抗水汽侵蝕的能力差,浸泡40 d后Cu膜完全脫落。當(dāng)濺射功率大于50 W時(shí),Cu膜與PC基體結(jié)合牢固,沒(méi)有發(fā)生脫落。對(duì)比原始PC與改性PC基體會(huì)發(fā)現(xiàn),原始PC表面的Cu膜有一些斑點(diǎn),但改性PC表面幾乎沒(méi)有發(fā)生大的變化,這間接說(shuō)明了改性表面沉積的Cu膜質(zhì)量更好。

        圖4 Cu膜/PC樣品劃格試驗(yàn)的照片 Figure 4 Photos of Cu film/PC samples after cross-cut test

        圖5 40 d浸泡試驗(yàn)后Cu膜/PC樣品的照片 Figure 5 Photos of Cu film/PC samples after 40 days of immersion test

        在浸泡不同時(shí)間后,Cu膜/PC樣品的透光率越高,間接說(shuō)明Cu膜在PC表面的附著力越差。從圖6可以看出,浸泡前,2種樣品的透光率幾乎相同。經(jīng)過(guò)1 d浸泡后,Cu膜/原始PC樣品的透光率升高幅度顯著大于Cu膜/改性PC樣品,而浸泡40 d后的差距更加明顯??梢奀u膜在改性PC表面的結(jié)合力更加優(yōu)異。

        圖6 Cu膜/PC樣品浸泡不同時(shí)間后在550 nm處的透光率 Figure 6 Light transmittance of Cu film/PC samples at 550 nm after immersion for different time

        3 結(jié)論

        (1) 在保持PC的力學(xué)及光學(xué)性能不受影響的前提下,對(duì)其進(jìn)行50 °C的H2O2水熱處理可微刻蝕去除其表面鈍化層。

        (2) PC表面改性提高了Cu膜與基體的結(jié)合力,避免了Cu膜發(fā)生開裂。

        (3) 沉積在改性PC表面的Cu膜具有一定的抗水汽侵蝕能力。

        猜你喜歡
        結(jié)合力透光率基材
        為航空航天領(lǐng)域提供高端基材
        三種預(yù)處理工藝對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)鋁合金部件表面結(jié)合力的影響
        不同透光率果袋對(duì)黃冠梨雞爪病發(fā)生的影響
        河北果樹(2022年1期)2022-02-16 00:41:04
        光照強(qiáng)度對(duì)溫室栽培蒲公英風(fēng)味品質(zhì)的影響
        藍(lán)莓采摘期結(jié)合力測(cè)試與變化趨勢(shì)的分析
        建筑表皮中超薄基材的應(yīng)用分析
        金屬光子晶體的可見光光譜特性
        KD383:物流防盜印刷袋
        一種鎂合金基材單向移動(dòng)表面處理設(shè)備
        電鍍級(jí)ABS樹脂(Ⅱ)電鍍工藝對(duì)鍍層結(jié)合力的影響
        上海塑料(2015年3期)2015-02-28 14:52:08
        国产精品_国产精品_k频道w| 国产精品无需播放器| 亚洲妇女水蜜桃av网网站| 久久精品中文字幕久久| 亚洲天堂中文字幕君一二三四| av二区三区在线观看| 久久国产精品色av免费看| 无码乱肉视频免费大全合集 | 精品人妻日韩中文字幕| 少妇被按摩出高潮了一区二区| 亚洲第一最快av网站| 国产精品亚洲一区二区三区在线 | 最近免费中文字幕中文高清6 | 丰满少妇人妻无码专区| 亚洲a级片在线观看| 久九九久视频精品网站| 91成人国产九色在线观看| 久热re这里精品视频在线6| 婷婷五月综合激情| 伊香蕉大综综综合久久| 久久亚洲一区二区三区四区五 | 人妻 色综合网站| 每天更新的免费av片在线观看| 91老司机精品视频| 欧美一级视频在线| 国产精品亚洲最新地址| 久久99精品久久久久久清纯| 欧美丰满熟妇xxxx性| 视频一区欧美| 亚洲一区二区三区厕所偷拍| 中文字幕无码中文字幕有码| 狠狠色丁香久久婷婷综合蜜芽五月| 欧美二区视频| 美女叉开双腿让男人插| 亚洲精品一区二区三区新线路| 蜜臀av在线播放一区二区三区| 亚洲成人小说| 亚洲欧美在线视频| 视频网站在线观看不卡| 射进去av一区二区三区| 精品久久av一区二区|