Effekt af Arc Source Current på friktionskoefficienten af tinfilm

At reducere friktionskoefficienten af filmen vil medvirke til at øge slidstyrken, hvilket kan forlænge arbejdstidenes levetid. Fra ovenstående resultater og vi kan se bue-kilden, har strømmen en stor indflydelse på filmens overfladekvalitet og har derfor en vigtig indflydelse på friktionskoefficienten.

Fig. 1 viser filmens tribologiske karakteristiske kurve og forholdet mellem buekildestrømmen og friktionskoefficienten. Som vist i figuren, øges filmens friktionskoefficient gradvist efterhånden som buekildestrømmen stiger. Ved høje strømme har bue-kilde-målet en højere temperatur, hvilket resulterer i flere makroskopiske partikler og klynger, og disse partikler eller klynger bærer højere energi, og de er ikke let blokeret af andre partikler under overgangen fra bue-kilde-målet til substratet ( prøve). Temperaturen er høj, når de når substratets overflade (prøve), så diffusionen på overfladen er hurtig, og filmens aflejringshastighed er også hurtig. Tilstedeværelsen af disse store partikler fører til den hårde overflade af den endelige overtrukne filmoverflade, idet partiklerne er store i størrelse og mængde. Derfor er friktionskoefficienten for den højstrømbelagte TiN-film under de samme betingelser større end den lille strømforsynede film.

a) I = 40A; b) I = 70A; c) I = 80A; d) I = 90A; e) poleret rustfrit stål substrat f) forholdet mellem bue-kilde nuværende og filmfriktionskoefficient

Figur 1 Kurve af friktionskarakteristika for film belagt med forskellige buekilder og polerede højhastighedstål

Fra filmens tribologiske karakteristiske kurve kan det ses, at når buekildestrømmen er 40 A, er TiN-filmens friktionskraft lav, men når bue-kildestrømmen stiger, falder filmens overfladekvalitet på grund af stigningen i dråberne og friktionskraften steg. I begyndelsen svinger nogle kurver på grund af vibrationer, men det stabiliseres gradvist med tiden der går forbi.

Sammenligning af friktionskurverne af film overtrukket med 40 A buekilde strøm og friktionskurverne i poleret højhastighedstål, ses det, at filmens friktionskraft er lavere end for poleret højhastighedstål, dråberne af overfladen af den TiN-tynde film, der deponeres under lav strøm, er lille i størrelse og mængde, ujævnheden er lav. Med stigningen af strømmen øges friktionen af den coatede TiN-film tilsvarende, hvilket betyder, at overfladekvaliteten af den tynde film belagt med en stor strøm falder. Desuden kan disse kurver også afspejle forskellen i kurveovergangen fra den oprindelige ustabile zone til den stabile zone. Når jeg = 40 A, er overgangszonen meget kort. Overgangskurven for poleret højhastighedstål er fladt og glat. Efterhånden som strømmen stiger, bliver kurven i overgangsregionen også gradvist skarp, hvilket som allerede diskuteret ovenfor er effekten af dråbepartikler på overfladen af filmen.

Der er visse regler for ændringerne i friktionskarakteristikken. I begyndelsen udsættes filmens overflade for en pludselig kraft, og dråbepartiklerne påvirkes af indvirkningen. Da disse dråbepartikler kun klæber til overfladen af filmen, slettes de let, og friktionen er forholdsvis lille. Herefter interagerer friktionskraften med de store dråbepartikler begravet dybt inde i filmen, disse dråbepartikler slettes ikke let, så friktionen pludselig stiger og stabiliseres derefter. Dråberne, der er begravet dybt i filmen, er relateret til lysbue-strømmen. Hvis bue-strømmen er lille, er dråberne små i størrelse og mængde, så de dråber, der er begravet i filmen, er også små, og filmen har en lille friktionskraft. Når buekildens strøm øges, øges dråberne også og bliver større, så friktionskraften øges.