不同弧源电流TiN薄膜的表面形貌及其摩擦学性能研究

2013-04-05 史新伟 佛山市震德塑料机械有限公司

  本文使用AIP- 01型国产多弧离子镀膜设备,采用不同的弧源电流在不锈钢衬底及Si 片上制备了TiN 薄膜,对其硬度、表面形貌以及摩擦系数等进行了测试,从电弧沉积的物理机制角度详细分析了弧源电流对TiN 薄膜表面熔滴的影响,结果表明:随着弧源电流的增大,薄膜沉积速率增大、硬度提高,但薄膜表面熔滴(MP)数量增多、尺寸变大,表面粗糙,摩擦系数增大,因此控制最佳弧源电流来获得最好的薄膜性能是离子镀TiN 薄膜的关键问题之一。

  TiN 薄膜具有较高的硬度和优良的耐磨、耐腐蚀性能,是目前研究最多的硬质薄膜之一,广泛应用于电子、工模具以及装饰行业等。近几十年来,由于具有金黄色的颜色,TiN 薄膜在装饰行业已经成功地获得了广泛的应用,在机械行业,TiN 薄膜在刀具、钻头、模具上也获得了成功的应用,可显著提高其使用寿命,但TiN 薄膜的性能受沉积条件的影响很大,人们对于影响TiN 薄膜性能的各种参数已进行了大量的研究,而弧源电流作为一个重要的参数,对TiN 薄膜的结构及性能有重要的影响,尤其是对其摩擦学性能影响更为显著。

  本文利用AIP- 01 型多弧离子镀膜机在不锈钢基体及Si 片上沉积了TiN 薄膜,从多弧离子镀原理上研究了弧源电流对TiN 薄膜结构及摩擦学性能的影响。

1、实验材料与方法

  http://www.jnannai.com/application/film/042923.html

2、实验结果及分析

2.1、弧源电流对TiN薄膜表面形貌的影响

  http://www.jnannai.com/application/film/042924.html

2.2、弧源电流对TiN薄膜沉积速率的影响

  http://www.jnannai.com/application/film/042925.html

2.3、弧源电流对TiN薄膜硬度的影响

  http://www.jnannai.com/application/film/042926.html

2.4、弧源电流对TiN薄膜摩擦系数的影响

  http://www.jnannai.com/application/film/042927.html

3、结论

  使用多弧离子镀设备制备了TiN 薄膜,详细研究了弧源电流对制备的TiN 薄膜性能的影响规律,随着弧源电流的增大,多弧离子镀设备真空室温度升高,薄膜沉积速率增大,所制备的TiN薄膜表面的熔滴颗粒数量增多,尺寸变大,导致薄膜表面粗糙度增大,摩擦系数升高,但是,随着弧源电流的增大,TiN 薄膜的硬度升高。