脉冲偏压对电弧离子镀TiCN薄膜组织结构的影响

• 作者: 代明江 刘恋 匡同春 李洪 林松盛 石倩 苏一凡 郭朝乾
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: TiCN薄膜 电弧离子镀 脉冲偏压 C3N4 硬度 结合强度
• 年，卷（期）: 2018,（9）
• 所属期刊栏目: 膜层材料与技术
• 页码范围: 199-205
• 页数: 7页
• 分类号: TG174.44
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.09.026

摘要

目的 改善TiCN薄膜的组织结构,进一步提高其硬度与结合力.方法 采用电弧离子镀技术,通过改变脉冲偏压的幅值,制备一系列的TiCN薄膜.通过扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜的表面和截面形貌,采用X射线衍射(XRD)对薄膜进行物相分析,用X射线光电子谱(XPS)表征元素的化学状态,通过能谱仪(EDS)分析薄膜的成分.采用显微维氏硬度计测量薄膜硬度,使用3D轮廓仪测量薄膜厚度,利用多功能材料表面性能试验仪进行划痕测试.结果 偏压对薄膜的硬度、结合力、组织结构和沉积速度都有影响.随着脉冲偏压的提高,TiCN薄膜晶粒逐渐细化,沉积速率、结合力有先增大后减小的趋势,TiCN薄膜的硬度保持线性提高.偏压为-200 V时,TiCN薄膜出现C3N4新相,此时薄膜的硬度和结合力都大幅度提高,表面形貌发生突变,液滴最多.偏压为-250V时,TiCN薄膜综合性能最好,并且表面的液滴明显减少,此时硬度值为4017HV,结合力为51N.结论 偏压对组织结构及碳元素在薄膜中的存在形式有一定影响,适当地改变脉冲偏压可以使TiCN薄膜的显微组织更加致密,同时,形成的弥散硬化相使薄膜具备较高的硬度和膜基结合强度.