非平衡磁控濺射離子鍍TiN硬質(zhì)薄膜研究.pdf

1、本研究以非平衡磁控濺射技術(shù)制備TiN薄膜為主要內(nèi)容，通過對鍍膜后繼處理工藝和TiN/Ti（C，N）多層復(fù)合梯度膜的研究和探索，擴展了TiN硬質(zhì)薄膜的制備工藝，同時，對TiN薄膜應(yīng)用于口腔義齒保護膜的生物安全性進行了研究，為TiN薄膜應(yīng)用于口腔臨床提供實驗依據(jù)。主要研究內(nèi)容如下： ⑴對非平衡磁控濺射離子鍍TiN薄膜的制備工藝、薄膜結(jié)構(gòu)及性能進行了系統(tǒng)的研究，著重分析了薄膜微觀結(jié)構(gòu)與薄膜性能之間的規(guī)律性聯(lián)系。研究發(fā)現(xiàn)，在非平衡磁控濺

2、射制備TiN薄膜的工藝參數(shù)中，氮氣分壓、基底偏壓對薄膜的結(jié)構(gòu)和性能影響最為顯著，當(dāng)TiN薄膜呈現(xiàn)明顯的{111}擇優(yōu)取向時，薄膜具有最佳的力學(xué)性能。 ⑵在對TiN薄膜制備工藝研究的基礎(chǔ)上，研究了后繼熱處理工藝和離子轟擊對非平衡TiN薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。不同熱處理工藝的TiN薄膜XRD結(jié)果顯示，TiN薄膜的晶格取向明顯受到熱處理溫度和升溫速率的影響，并且，與未經(jīng)熱處理的樣品相比較，薄膜的硬度和耐磨損性能均有所下降。而采用氮離子轟

3、擊TiN薄膜，更有利于薄膜{111}取向生長，相應(yīng)的薄膜的顯微硬度有所提高，耐磨性能得到了極大的改善。同時，氮離子的轟擊有效地改善了薄膜的表面粗糙度，當(dāng)?shù)x子轟擊能量為1．5Kev時，薄膜粗糙度可達Sa=0．498nm。 ⑶進行了非平衡磁控濺射技術(shù)沉積TiN/Ti（C，N）多層復(fù)合梯度膜的研究和探索。對比TiN/Ti（C，N）復(fù)合梯度膜和TiCxN1-x（0

4、Ti（C，N）沉積時間比（λTiN/λTi（C，N））的增大，TiN/Ti（C，N）復(fù)合梯度膜的擇優(yōu)生長方向由{100}向{111}轉(zhuǎn)變，與后者呈現(xiàn)較強的{100}擇優(yōu)取向不同。SEM斷面形貌顯示，復(fù)合梯度膜中柱狀晶縱向橫向生長尺寸增加，復(fù)合膜硬度值、抗磨損能力降低。 ⑷針對TiN薄膜在口腔純鈦支架的生物安全性，對TiN生物相容性和抗菌性進行了實驗，結(jié)果證明TiN薄膜為安全有效的抗菌材料，這對拓展TiN在口腔醫(yī)學(xué)中的臨床應(yīng)用提供