溅射靶材对TiAlN涂层形貌、结构和力学性能的影响

• 作者: 周武平 张凤戈 梁俊才 穆健刚 赵海波
• 来源期刊: 真空科学与技术学报
• 学科: 工学
• 关键词: 溅射靶材 TiAlN涂层 形貌 结构 硬度 结合强度
• 年，卷（期）: 2014,（7）
• 所属期刊栏目: 结构薄膜
• 页码范围: 714-719
• 分类号: TB71+6|TB741
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1672-7126.2014.07.09

摘要

采用粉末冶金和真空熔炼方法制备了原子比为T50Al50的合金靶材,利用磁控溅射工艺在同一工艺参数下制备了TiAlN涂层,借助扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、纳米压痕和结合强度实验,研究了溅射靶材对TiAlN涂层的形貌、结构和力学性能的影响.结果表明:粉末靶材中Ti和Al以单质相存在,Ti镶嵌于Al基体周围,熔炼靶材中形成了TiAl和Ti3Al合金化片层组织;由于两种靶材在组织结构和导热性能上的不同导致其溅射产额、靶材温度和溅射金属离子能量等都出现了明显的差异;对涂层的影响表现为,相比于熔炼靶材涂层,粉末靶材涂层的沉积速率高44％,表面粗糙度低24％,涂层表面熔滴数目和尺寸较小;粉末靶材涂层呈现Ti2AlN相等轴晶生长方式,熔炼靶材涂层由于沉积温度较高表现为Ti2AlN相和TiN相,以等轴晶和柱状晶混合生长;相结构的不同导致涂层的硬度和结合强度出现差异,粉末靶材涂层硬度为25.69 GPa,结合强度属于HF-3,熔炼靶材涂层的硬度为28.22 GPa,结合强度属于HF-5.