磁控濺射制備TiN-AlN、TiN-NbN多層納米硬質(zhì)膜及其性能研究.pdf

1、納米多層膜因為具有超模量、超硬度效應(yīng)而成為近年來薄膜研究的熱點之一。該薄膜可以應(yīng)用于刀具的表面改性層，可以顯著的提高刀具的耐磨性和切削性能。
　　本文用磁控濺射法制備不同工藝條件下的TiN、NbN薄膜、TiN/AlN和TiN/NbN納米多層薄膜，并對它們的性能進(jìn)行了測試分析。研究了N2分壓、襯底溫度、調(diào)制周期等工藝條件對于TiN、NbN薄膜、TiN/AlN和TiN/NbN納米多層薄膜成分及性能的影響。制備出了高硬度，高耐磨性能的薄

2、膜。
　　在基片溫度為300℃，Ti靶功率為400W，Al靶功率為570W，N2氣分壓為0.03Pa，Ar氣分壓為0.2Pa時，TiN薄膜的顯微硬度為1890HV/25g，AlN薄膜的顯微硬度為1230HV/25g。制備TiN/AlN納米多層薄膜的最佳工藝的調(diào)制周期為20nm，顯微硬度為3400HV/25g。其厚度約為4μm。薄膜的顏色為深銀灰色，在RGB模式下是R=23.8，G=28.8，B=38.6。薄膜單周期內(nèi)相排列順序為T

3、i2N-AlTi3N-AlN，Ti2N的擇優(yōu)取向為(002);AlTi3N的主要取向為(130)、(004); AlN的擇優(yōu)取向為(002)。在耐磨試驗中的磨耗量僅為0.4mg;在結(jié)合力測試中，載荷200g顯微硬度壓痕周邊無碎裂。
　　在基片溫度為450℃，Ti靶功率為400W，Nb靶功率為400W，N2分壓為0.03Pa，Ar氣分壓為0.2Pa時，TiN薄膜的顯微硬度為2427HV/25g，NbN薄膜的顯微硬度為2902HV/2

4、5g。制備TiN/NbN納米多層薄膜的最佳工藝的調(diào)制周期為50nm，顯微硬度為4300HV/25g。其厚度約為4μm。薄膜單周期內(nèi)相排列順序為Ti2N(TiN0.90)-NbTiN2-NbN，其中NbN擇優(yōu)取向為(111); TiN0.90具有(200)擇優(yōu)取向;Ti2N具有(112)擇優(yōu)取向;NbTiN2的(111)取向極為強(qiáng)烈。在耐磨試驗中的磨耗量僅為0.33mg;在結(jié)合力測試中載荷500g，顯微硬度壓痕周邊無碎裂。
　　具有