磁過濾電弧離子鍍TiN薄膜的制備及其強化機理研究
發布時間：2018-06-15
TiN薄膜是目前研究較多的薄膜材料之一，具有硬度高、耐磨性好、摩擦系數低(0．1～0．4)等優點，廣泛應用于各個領域，據統計，在刀具行業中，80％的加工量由涂層刀具完成，而其中80％是TIN涂層。在TiN膜發展初期，刀具表面涂覆2um～3um的一層TIN膜，的確提高了刀具的耐磨性，大大延長了刀具的使用壽命，但是隨著加工業的發展和人們對TiN薄膜研究的深入，TiN膜的一些缺陷和不足之處不斷顯露出來。多弧離子鍍技術中，低氣壓弧光放電的物理過程，決定了多弧離子鍍在弧源靶材蒸發的同時，不可避免地會飛濺出一定數量且具有一定尺寸的靶材液滴，這些液滴最終會在薄膜表面形成宏觀顆粒(MP)，這些顆粒的存在極大地影響了薄膜表面的光潔度，增大了摩擦系數，降低了薄膜的硬度，因而限制了其在工況較為惡劣情況下的應用。而且，這些液滴的存在會在薄膜內部形成孔洞等缺陷，工件在使用過程中，尤其是在腐蝕介質中使用時，這些液滴造成的孔洞會成為腐蝕源而引起工件的早期失效。
為了減少或者控制薄膜表面的宏觀顆粒，研究者們已經進行了大量的研究。一種方法是利用水冷措施，并在陰極上加上拱形磁場，從而減少宏觀顆粒的產生；另一種方法就是對宏觀顆粒進行過濾，即在宏觀顆粒產生之后，利用磁過濾裝置將它們從等離子體中分離出去，使之不落到襯底材料上。目前常用的磁過濾裝置有直線型和曲線型兩種結構，本文使用曲線型磁過濾器，在高速鋼基體上制備了高質量的TiN薄膜，討論了磁過濾電弧離子鍍(MFAIP)TiN薄膜的強化機理，并指出磁過濾器是制備高質量TiN薄膜及其復合薄膜行之有效的一種方法，是今后制備高質量TiN及其復合膜的發展方向。
多弧離子鍍膜技術已經得到了廣泛的應用。與其它技術相比該技術有很多優點，但也存在著明顯的缺點，即在制備的涂層中存在“大顆粒”或稱“液滴”，造成涂層粗糙，并存在針孔，降低了抗摩擦和耐腐蝕性能。因而限制了多弧離子鍍膜技術的應用與發展，特別是在高檔模具和耐腐蝕零件上的應用與推廣。
為了克服“大顆粒”問題，我們首先從理論上分析了“大顆粒”產生的機理和磁過濾裝置過濾“大顆粒”的理論解釋，設計并研制r直線型過濾電弧裝置，對沉積TiN薄膜進行了一系列工藝實驗，對膜層的結構和性能進行了檢測。與普通電弧陰極所鍍TiN薄膜相比，得出以下結論：
1．沉積薄膜的速率略有下降，但薄膜表面粗糙度明顯改善。
2．顯微硬度增加。
3．表面形貌明顯改善，可“大大減少或完全消除“大顆粒”。
4．耐腐蝕性能明顯提高。因此，采用直線型磁過濾裝置可以擴大多弧離子鍍膜技術的應用范圍，是限制和消除普通電弧陰極產生“大顆粒”的有效途徑之一。
聲明：本站部分圖片、文章來源于網絡，版權歸原作者所有，如有侵權，請點擊這里聯系本站刪除。
| 返回列表 | 分享給朋友： |
- 上一篇：PVD真空鍍膜在醫療設備上的應用
- 下一篇：什么是“磁控濺射靶材”？
京公網安備 11010502053715號