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等离子体放电原理与焊接——不锈钢表面镀膜烙铁钎焊实验

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一、实验目的

学习本课程的教学目的在于培养学生：

1、了解多弧放电技术的应用及优缺点；

2、熟悉真空离子镀膜专用设备、设备构造原理及使用方法。

3、感悟学科的交叉，学以致用。

二、实验装置及实验材料

2.1 实验装置

（1）DHJ-800型多功能等离子体处理平台机

（2）超声清洗机

（3）复合高功率脉冲电源和阴极弧电源

（4）电烙铁

2.2 实验材料

304不锈钢、Cu靶、焊锡、铜导线、芯片等实验用品

三、实验原理

以在不锈钢试片与电子元件引脚或Cu导线直接钎焊前，选择与钎料存在反应的Cu元素在不锈钢母材表面进行沉积前处理，即在不锈钢（或铝表面）形成铜元素改性层，进而提高处理后的母材表面钎料的润湿铺展性，从而实现不锈钢与元件管脚或Cu导线的直接钎焊。

四、实验方法与实验步骤

4.1 实验方法

（1）不锈钢表面氩离子溅射清洗

（2）不锈钢表面沉积Cu薄膜

（3）不锈钢直接焊接与不朽钢镀铜烙铁钎焊的比较

4.2 镀膜实验步骤

如下表所示：

五、试验结果

（1）试验设备照片：****

（2）试片照片：******

（3）焊接后试片照片：******

（4）实验结论和体会：******

（5）可以发挥：******

注：

把*******部分补充完整

触发器，是个引弧针，是接触引弧。接触后，拿开，电弧形成。类似于我们焊接的接触引弧。在真空中金属在电弧的加热下熔化蒸发，蒸发的原子在电场作用下离化，形成等离子体。工件上施加负偏压，离子被吸引到工件上，形成膜层。

膜层的种类依赖于靶材。膜层质量决定于等离子体密度、工件偏压、真空度、真空室温度以及阴极弧放电的大颗粒杂志等等。当靶材为活性靶材（如Ti、Al、Cr、Zr等），而气体为反应气体（如N2，O2，CH4等）时，就会形成TiN、AlN、TiO2、AlTiN等等。这些陶瓷性材料具有耐磨、防腐、耐高温等一系列优异性能，用于刀具、模具、齿轮、轴承等等。

图1:装置示意图

图2 磁控溅射

图3 电弧放电状态

图4 Cu靶材

图5 Cr 靶材

多弧电源