《现代材料表面工程技术》实验指导书2.doc

现代材料表面工程技术实验指导书 金文中 编 洛 阳 理 工 学 院 2013年09月 目 录 实验一 手工电弧堆焊实验 3 实验二 磁控溅射实验 4 实验一 手工电弧堆焊实验 一、实验目的 1．了解手弧焊的基本理论，熟练掌握手工电弧焊的基本操作及焊接规范参数调整的方法； 2．掌握堆焊焊接技术及焊接中常见的焊接缺陷及原因。 二、实验设备与工具 1．电焊机1台 2．焊板、砂纸、焊条（酸性）若干 3．锤1、钢丝刷各1把 4．钢板尺1只 三、实验内容 1．焊条类型的选择及焊接规范的正确预置； 2．各种焊接位置的操作及焊接规范对焊接成型的影响。 四、实验原理 堆焊：是用焊接的方法，即利用火焰、电弧、等离子弧等热源将堆焊材料熔化，靠自身重力在工件表面堆焊成耐磨、耐蚀、耐热涂层的工艺方法。具有修复与表面强化两大功能。 原理：电弧堆焊是将焊条与工件分别接在电源上，通过气体电弧放电产生的热量将焊条周期性的熔化成滴，并使焊条金属、药皮与工件表面局部融化，形成熔池，冷却后形成堆焊层的工艺方法。 五、实验步骤 1、将电焊机接好： 2、选定焊条类型及直径。 3、预调焊接电流值。 4、采用短路或划擦方法引燃电弧，进行堆焊，堆焊过程中要求在5秒钟内完成引弧，并建立稳定电弧，并能够将一根完整的焊条不断弧烧完。 5、根据实验时记录的实验数据完成实验报告。 六、实验结果及分析 1．画出手工电弧堆焊的工艺流程图。 2．分析手工电弧堆焊的设备组成及工作原理。 3．简述手工电弧焊常见缺陷的种类及其预防措施。 4．分析焊接电流等工艺参数变化对堆焊质量的影响。 实验二 磁控溅射实验 一、实验目的与要求 1）了解磁控溅射镀膜机结构特点； 2）进一步理解真空磁控溅射镀膜的物理过程； 3）初步掌握真空磁控溅射镀膜操作过程； 4）能够分析各工艺参数对磁控溅射镀膜过程的影响。 二、实验设备与工具 1）真空磁控溅射镀膜机一台； 2）工作气体源（氮气、氩气等）； 3）用于基片清洗的丙酮、NaOH溶液，及超声波清洗装置； 4）玻璃基片、铝靶、钛靶。 三、实验原理 溅射镀膜是利用气体放电产生的正离子在电场的作用下高速轰击阴极靶材，使靶材中的原子（或分子）逸出而沉积在被镀工件的表面，形成所需要的薄膜的过程。磁控溅射镀膜是溅射镀膜方法的一种。该方法在阴极靶材表面上方建立一个正交电磁场，溅射所产生的二次电子在阴极位降区被加速为高能电子。这些电子在电场和磁场的联合作用下作近似摆线的运动。在运动中高能电子不断和气体分子碰撞，并向气体分子传递能量，使之离化成为离子。 和气体分子碰撞后的电子能量降低，逐渐为辅助阳极所吸收，从而避免了某些溅射方法中电子对于工件的轰击作用。碰撞产生的低能离子在电场加速作用下，会对阴极靶材进行轰击，产生溅射效应。由于电磁场对于电子的约束作用，磁控溅射具有“低温”、“高速”等特点，被广泛地用于制备各种功能薄膜材料。 四、实验步骤 1）熟悉超高真空磁控溅射设备的结构和操作程序； 2）基片清洗与安装、靶材的安装； 3）检查水路、电路、气路是否正常； 4）检查分子泵、机械泵和各阀门状态； 4）关好真空钟罩，启动设备总电源。开启机械泵对镀膜室进行抽气，当压力降到20Pa以后，开启分子泵； 5）当镀膜室压力满足要求后，通入工作气体； 6）开启溅射电源进行镀膜； 7）停止溅射镀膜，关闭溅射电源； 8）关闭各路仪表电源； 8）关闭泵抽系统，关闭总电源、停水。 五、实验报告 1）分析磁控溅射镀膜的原理； 2）画出真空系统原理框图； 3）描述磁控溅射镀膜的操作过程并分析原因。 3