多弧離子鍍制備納米復(fù)合超硬膜的工藝研究.pdf

1、多弧離子鍍技術(shù)是一種在真空中將冷陰極自持弧光放電用于蒸發(fā)源的鍍膜技術(shù)，具有離化率高、鍍覆速度快，鍍膜質(zhì)量較高的特點(diǎn)，是目前技術(shù)最先進(jìn)、應(yīng)用面最廣的鍍膜技術(shù)之一。本文在制備TiN膜的基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)方法優(yōu)化和改進(jìn)了沉積薄膜的工藝參數(shù)，制備出了平均晶粒尺寸小于20nm、最高硬度分別達(dá)到42GPa和47GPa的TiN/Cu及TiN/Ni納米超硬復(fù)合膜。通過用顯微硬度計、X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)和納

2、米壓痕儀等手段對薄膜的相結(jié)構(gòu)、微觀形貌、硬度和力學(xué)性能進(jìn)行了測試，并對納米復(fù)合超硬膜的致硬機(jī)理做了初步探討，結(jié)果表明： 1)TiN膜的厚度隨沉積時間的延長呈線性增長，沉積時間每延長30min，復(fù)合膜的厚度增大約700nm，即沉積速度約為23nm/min。而TiN膜的膜厚度隨試樣與靶的距離的增大逐漸減小。 2)兩種復(fù)合膜的硬度起先隨著N2壓力的升高而增大，當(dāng)N2壓力達(dá)到3×10-1Pa時達(dá)到極大植，然后當(dāng)N2壓力繼續(xù)升高時

3、薄膜的硬度急劇下降。隨N2壓力的升高，復(fù)合膜的顏色逐漸變深，膜表面也變得更為光滑。 3)分別采用各自最佳工藝參數(shù)下制備的兩種復(fù)合膜中，TiN的相結(jié)構(gòu)發(fā)生了(200)晶面的擇優(yōu)取向，但是擇優(yōu)取向不明顯。相應(yīng)的TiN相的衍射峰都顯著寬化。所制備出的兩種復(fù)合膜平均晶粒尺寸都小于20nm，TiN/Cu復(fù)合膜的最高硬度為42GPa，TiN/Ni復(fù)合膜硬度為47GPa。 4)兩種復(fù)合膜都是以混合生長方式生長，Cu(Ni)的加入阻礙了