雙靶直流反應(yīng)磁控共濺射沉積TiAlN薄膜及其性能研究.pdf

1、作為TiN硬質(zhì)薄膜最有前景的替代材料,TiAlN薄膜比TiN具有更優(yōu)良的特性,如高的硬度、良好的耐蝕性和耐磨性等。因此,TiAlN薄膜在切削刀具、模具領(lǐng)域具有更廣泛的應(yīng)用。
　　 本文采用雙靶直流反應(yīng)磁控濺射法在金屬基片上制備了TiN、TiAlN薄膜,并對(duì)它們的性能進(jìn)行了測(cè)試分析。研究了N2分壓、靶功率和基體溫度等工藝條件對(duì)TiN、TiAlN薄膜成分及性能的影響,制備出了高硬度,高耐磨性的薄膜。
　　 利用XRD分析了薄

2、膜的結(jié)構(gòu)及成分,結(jié)果表明:所制備的TiN薄膜為fcc NaCl型結(jié)構(gòu),具有(111)取向。TiAlN薄膜的成分比較復(fù)雜,在Al靶功率為150W時(shí),薄膜中只有TiN相。隨Al靶功率的增加,薄膜的主要組成相為AlN和AlTi3N。
　　 用掃描電鏡(SEM)觀察了TiAlN薄膜的表面形貌,結(jié)果表明,Al元素的加入細(xì)化了薄膜晶粒。當(dāng)N2分壓為6.0×10-2pa,基體溫度為300℃,Al靶功率為350W時(shí),薄膜為細(xì)條狀結(jié)構(gòu),晶粒致密均

3、勻,尺寸約為φ50×200nm3。Al靶功率為450W時(shí),薄膜為針狀結(jié)構(gòu),尺寸約為200nm。用顯微硬度儀測(cè)了薄膜的顯微硬度,其中TiN薄膜的顯微硬度達(dá)到1920HV,TiAlN薄膜的顯微硬度達(dá)到2900HV。可以看出,TiAlN薄膜的硬度明顯高于TiN。
　　 對(duì)薄膜進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn),結(jié)果表明:TiAlN薄膜比TiN薄膜具有更好的耐蝕性。并且在基體溫度為400℃,N2分壓為6.0×10-2pa,Al靶功率為350W時(shí),TiAl