Mekaniske egenskaber ved TiN / Ti nanomaterialer ved arc ionplating

Mekaniske egenskaber ved TiN / Ti nanomaterialer ved arc ionplating

TiN / Ti-flerlagsfilm med nanomoduleringscykler blev syntetiseret ved multibue ionplating med forskellige aflejringsparametre. Effekten af modulationsperioden på mikrostrukturen, overflademorfologi og mekaniske egenskaber af TiN / Ti nanomaterialer blev undersøgt ved røntgendiffraktion (XRD), scanningselektronmikroskop (SEM), xp-2 bænketester, xp-type nano indentationstester og Røntgenergispektrometer (EDS). Resultaterne viser, at TiN-filmen er sammensat af TiN og Ti, og der er ingen anden heterogen fase. TiN / Ti multilayer film har et tæt, glat udseende og ensartet gylden farve. Med faldet i modulationscyklussen falder antallet og størrelsen af de store partikler på overfladen af filmen, og nitrogenindholdet stiger gradvist, og filmens hårdhed frembyder en stigende tendens.

I de senere år er fysisk dampaflejring af tynd film fremstillet ved høj hårdhed, kemisk ydeevne stabil og har en god friktionsydelse fordele, er meget udbredt i skæreværktøjer, skimmelsvamp, alle former for slidstærk dele og områder som mikroelektronik, men under den høje temperatur på 550 ℃ let oxidering genererer TiO2, påvirker deres ydeevne. Med den løbende forbedring af behandlingskravene bliver det stadig mere vigtigt at studere film med bedre omfattende egenskaber. Udførelsen af tynde film er i nogen grad forbedret ved at forbedre processer, såsom magnetisk filtrering af store dråber, sammensat plating af film for at optimere egenskaber og tilsætning af andre metaller, såsom Al, C, Cr, Zr osv. Det er blevet rapporteret i litteraturen, at de strukturelle egenskaber ved multilagskompositmaterialer og den komplekse grænseflade mellem lag kan forbedre filmens sejhed og krakningsbestandighed. Der er dog kun få undersøgelser af dets egenskaber i øjeblikket. Baseret på TiN-belægning og flerlagsstruktur vedtager dette papir multi-arc ionplating metode til fremstilling af TiN / Ti multi-layer film, og analyserer og studerer indflydelsen af modulationsperioden på dens struktur og ydeevne.

1. Eksperiment

TiN / Ti multilag film blev fremstillet ved SA-700 6T multiarc ionplating på højhastighedstalsubstrat.

Prøvestørrelsen af højhastighedstålstål er 10mm 10mm 15mm. For det første bliver prøven af højhastighedstalsubstrat poleret successivt på sandpapir nr. 600, nr. 900, nr. 1200, nr. 1500 og nr. 2000. Derpå er korundmikropulveret poleret på polermaskinen for at gøre overfladen af højhastighedstalsubstrat frem som et spejl. Før coating blev prøverne vasket med vandfri ethanol og acetone i 15 minutter og derefter tørret og anbragt på prøveholderen i kammeret med en målbaseafstand på 300 mm. På arbejde anvendes den rene Ti-målaflejringsfilm til at antænde katodemålbueen, som fordampes af bågen. Vakuum af aflejringskammeret blev pumpet under 5 10-3 Pa, og Ar gas blev injiceret til glød og sputtering.

På grund af sin gode brudsejhed og superharde supermodel-effekt har nanometer multilayer film tiltrukket meget opmærksomhed. For nanometer-flerlagsfilmen dannet af Ti og TiN kaldes summen af tykkelsen af de tilstødende to lag moduleringsperioden, og forholdet mellem deres tykkelse kaldes modulationsforholdet. Modulationsperioden er en af de vigtigste faktorer, der påvirker udførelsen af TiN / Ti multilag film. I eksperimentet antages det, at aflejringshastigheden af de to tynde film er ens, og aflejringstidforholdet mellem TiN-lag og Ti-lag er 5: 1, det vil sige, at det nominelle modulationsforhold er 5: 1. For at fremstille flerlagsfilm med fremragende ydeevne designet dette forsøg til at deponere 4 grupper af prøver med forskellige modulationsperioder under det samme nominelle moduleringsforhold. De specifikke forsøgsparametreparametre er vist i tabel 1. For det første blev Ar gasstrømmen og N2-strømmen indstillet til at deponere 50minTiN. Ar-gasstrømmen og -trykket blev indstillet til at deponere 10 minTi. Vakuumteknologienetværket (http://www.chvacuum.com/) mener, at cykelnummeret under de samme eksperimentelle forhold ændres ved at ændre tiden til at deponere TiN og Ti ved at sikre, at den samlede eksperimentelle tid og moduleringsforholdet er konstant.

Tabel 1 TiN / Ti flerlags eksperimentelle procesparametre

Virkningerne af modulationsperioden på mikrostrukturen, overflademorfologi og mekaniske egenskaber af TiN / Ti nanofilmer blev undersøgt ved røntgendiffraktion (XRD), scanningselektronmikroskop (SEM), xp-2 bænketester, xp-type nano-indentation tester og røntgenergispektrometer (EDS).

3. Konklusion

(1) filmen var sammensat af TiN og Ti, og der var ingen andre heterogene faser. Desuden voksede TiN-filmen optimalt langs den (111) tæt indrettede overflade med en plancentreret kubisk struktur.

(2) TiN / Ti flerlagsfilm har et tæt, glat udseende og en ensartet gylden farve. Med faldet i modulationscyklussen falder antallet og størrelsen af store partikler på overfladen af filmen, og indholdet af nitrogen stiger gradvist, hvilket indikerer, at Ti og N2 reagerer gradvist fuldt ud.

(3) med faldet i modulationsperioden fremviser vickers hårdhed en stigende tendens, hvilket indikerer, at modulationsperioden har en betydelig indvirkning på filmens hårdhed.

IKS PVD, værktøjer og modelcoating system, kontakt os nu, iks.pvd @ foxmail.com