脉冲偏压占空比对TiN/TiAlN多层薄膜微观结构和硬度的影响

目的研究脉冲偏压占空比对TiN/TiAlN多层薄膜微观结构和硬度的影响规律。方法利用脉冲偏压电弧离子镀的方法,改变脉冲偏压占空比,在M2高速钢表面制备5种TiN/TiAlN多层薄膜,对比研究了薄膜的微观结构、元素成分、相结构和硬度的变化规律。结果 TiN/TiAlN多层薄膜表面出现了电弧离子镀制备薄膜的典型生长形貌,随着脉冲偏压占空比的增加,薄膜表面的大颗粒数目明显减少。此外,脉冲偏压占空比的增加还引起多层薄膜中Al/Ti原子比的降低。结论 TiN/TiAlN多层薄膜主要以(111)晶面择优取向生长,此外还含有(311),(222)和(200)晶相结构。5种多层薄膜的纳米硬度均在33GPa以上,当脉冲偏压占空比为20%时,可实现超硬薄膜的制备。     

放置方向和沉积时间对 Ti 大颗粒分布状态的影响

目的研究基体表面和靶表面不同放置方向以及沉积时间对Ti大颗粒形貌和分布规律的影响。方法利用电弧离子镀方法在基体上制备TiN薄膜,采用扫描电子显微镜观察TiN薄膜的表面形貌,利用ImageJ图像软件对TiN薄膜表面中Ti大颗粒的数目和尺寸进行分析。结果靶基间距保持25 cm,当基体表面与靶表面垂直放置时,薄膜表面的大颗粒数目和所占面积比比平行放置时要少,同时出现了典型的长条状大颗粒;随着沉积时间从5 min增加到50 min,大颗粒数目和所占面积比出现先减小后增加的趋势。结论选择基体表面与靶表面垂直放置,沉积时间为30~40 min时,薄膜的沉积厚度和减少大颗粒缺陷可以兼顾。