PDF《脉冲偏压占空比对复合离子镀 犜 犻犆荦 涂层》

研究方向:硬质涂层及材料表面改性 网络出版日期:

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网络出版地址: h t t p : / / w w w. c n k i . n e t / k c m s / d e t a i l /

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0 5. T G.

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0 0 8. h t m l 引文格式:程芳,黄美东,王萌萌,等.脉冲偏压占空比对复合离子镀 T i C N 涂层结构和性能的影响 [ J ] .中国表面工程,

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0 引言自2 0世纪8 0年代起, 由物理气相沉积方法 制备的 T i N [

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2 ] 和TiC[3]涂层由于具有硬度高、 耐 磨性和摩擦性良好等优点, 受到了各界人士的关 注, 并被广泛应用于涂层保护领域[

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8 ] ;

随着工业 生产的不断发展, 对涂层性 能的要求 日益 提高, 已得到广泛应用的 T i N、 T i C 涂层暴露出各种各 样的缺陷, 不能满足现代加工业的要求.人们经 过大量研究, 发现根据固溶强化的方式添加其它 第4期 程芳, 等:脉冲偏压占空比对复合离子镀 T i C N 涂层结构和性能的影响 合金 元素, 将传统的二元膜变为TiAlN、 T i Z r N 等三 元甚至多元膜, 可获得更优异的力学性能[

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1 1 ] ;

同时, 人们也从膜层结构入手, 在单层膜 基础上发展了多层膜, 利用多层膜中不同剪切带 之间 的相互作用和界面效应提高了膜层质量[

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1 5 ] ;

此外, 国内 外 研究 人员 也在不断地创新和改进镀膜方法, 如采用等 离子 体喷涂、 粉 末注 射沉积等方法, 均获得了良 好的 效果, 在相 关文 献[

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1 9 ] 中有相应的报道. 不过, 在工业生产中, 目前最广泛使用 的方 法还是多弧离子镀和磁控溅射 离子镀.这 是由 于多 弧离子镀技术具有离化率高、 沉积速率快[

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2 2 ] 、 结合力强、 设备简单、 易于操作、 安全、 环 保等优点, 但这种方法也存 在很 大的缺点, 就是 电弧高温蒸发出的细小熔滴也沉积在薄膜表面, 往往形成大量的大颗粒, 破坏 了薄膜表 面形貌, 导致表面粗糙度高, 无法获得精细涂层甚至会影 响涂层的力学性能.跟电弧离子镀相比, 磁控溅 射离子镀的离化率低, 沉积 能量 低, 膜基结 合力 弱, 但所制备的薄膜平滑致 密, 没 有大颗粒 污染 问题.事实上, 已经有将此两种方法进行结合制 备TiSiN涂层并获得较高综合力学性能的研 究报道[

2 3 ] . 在离子镀膜工艺参数中, 偏压是影响薄膜结 构和性能的主要参数之一.施加 在基体上 的负 偏压对沉积室中离化的靶材粒子具有较强 的吸 引, 后者因而沉积到基体表 面而 成膜, 并对 前期 已沉积的薄膜起到一种轰击作用, 从而有效地改 变薄膜的结构和性能.在直流偏压下, 离子的连 续轰击通常使基体温度过高, 一方面会限制基体 材料范 围, 另一方面也可能导致涂层内应力增大, 损害其使 用性 能.因此, 后来 人们开始 用脉 冲偏压来替换直流偏压, 这不但可以实现低温沉 积, 而且还可进一步改善涂层的力学性能[

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2 5 ] . T i C N 涂层具有熔点高、 热导性能良好, 优质 的硬度、 韧性、 抗氧化以及耐磨等 优 点成为 硬质 涂层研究领域的热点问题.目前, 制备 T i C N 多 采用物理气相沉积方法, C 源一般用气源 C 2H2, 其化学活性和 C含量高于 CH4, 易于制备 C含量 高的 T i C N, 达到较高硬度、 韧性和低摩........