プラズマイオンプレーティングによるサイアロン薄膜の作製とその特性の評価

等离子离子镀Sialon薄膜的制备及其性能评价

• 批准号: 22K04717
• 负责人: 鈴木 裕
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04717/
• 关键词: セラミックス基複合材料; 耐熱性向上; 耐酸化性向上; サイアロン薄膜; 気相合成法; コーティング材料; 高温機械特性評価; 界面特性評価; コーティング; イオンプレーティング; サイアロン; 薄膜

本研究は、物質・材料研究機構が保有する磁界励起型プラズマイオンプレーティング装置を用いて実施した。先ず炭化シリコン(SiC)、窒化シリコン(Si3N4)、アルミナ(Al2O3)、ジルコニア(ZrO2)等、種々のセラミックス基板を装置真空容器内の加熱ホルダーに固定し、基板温度を約400℃に設定した。次に混合ガスとして、アルゴン(Ar)ガス、酸素(O2)ガス、窒素(N2)ガスをそれぞれ流量コントロールしながら装置反応容器内に導入、反応容器内に設置した通電加熱タングステン(W)フィラメントからの熱電子によって、アルゴン(Ar)ガスをプラズマ化、さらに、そのアルゴン(Ar)プラズマにより酸素(O2)ガス、窒素(N2)ガスをイオン化した。その混合プラズマガス雰囲気中でアルミニウム-13%シリコン(Al-13％Si)合金に対して電子ビーム加熱を行い、合金を溶解、蒸発させ、イオン化酸素(O2)ガス、イオン化窒素(N2)ガスと、蒸発したアルミニウム(Al)、シリコン(Si)との反応を試みた。反応生成物は加熱したセラミックス基板上に蒸着し、薄膜を形成した。セラミックス基板上の生成物は走査電子顕微鏡(SEM)観察の結果、厚さ数百nmの薄膜状であり、また、その表面は粒状細かい膜が連続した薄膜構造であることが判明した。

这项研究是使用日本材料与材料研究所拥有的磁场激发等离子体离子电镀装置进行的。首先，各种陶瓷底物，例如碳化硅（SIC），氮化硅（SI3N4），氧化铝（AL2O3），氧化锆（ZRO2）固定在设备真空容器中的加热支架上，并将底物温度设置为大约400°C。接下来，作为混合气体，氩气，氧气（O2）气体和氮气（N2）气体在控制流量时被引入设备反应容器中，并通过热电话（AR）气体转化为质量元素，从热量（W）加热（W）的气体（W）气体中安装在反应容器中（W），并安装在反应容器中（w），并将其安装在反应容器中和氧气中2）。由氩血浆离子化。在混合等离子体气体大气中的铝13％硅（Al-13％SI）上进行电子束加热，以溶解和蒸发合金，并尝试与离子化的氧气（O2）气体（O2）气体和电离氮（N2）反应，并与蒸发的铝（AL）和硅酸盐（SI）（SI）反应。将反应产物蒸发到加热的陶瓷基材上，形成薄膜。通过扫描电子显微镜（SEM）观察到陶瓷底物上的产物，发现该膜是薄膜的薄膜，厚度为几百nm，并且膜的表面具有连续的薄膜结构，带有细粒膜。