多弧离子镀TiAlCrN硬质膜的沉积工艺与力学性能.pdfVIP

第 5 期 微细加工技术 №5 2008 年 10 月 M ICROFABR ICA TION TECHNOL O GY Oct ,2008 文章编号 :100382 13 (2008) 0500 1603 ( ) 多弧离子镀 Ti ,Al ,Cr N 硬质膜的沉积工艺与力学性能 王 　闯 ,张 　钧 (沈阳大学 ,沈阳 110044) ( ) ( 摘要 :采用多弧离子镀技术并使用合金靶制备 Ti ,Al ,Cr N 多组元硬质膜 。利用扫描电镜 、X 射线衍射仪对 Ti , ) ( ) Al ,Cr N 膜层表面及断面形貌 、成分 、结构等进行观察测定 ,系统考察了沉积工艺对 Ti ,Al ,Cr N 膜层质量 、硬度 、 ( ) ( ) 膜/ 基结合力的影响 ,通过与 TiN , Ti ,Al N 和 Ti ,Cr N 等硬质膜进行比较 ,发现采用 TiAlCr 合金靶所制备的 ( Ti ,Al ,Cr) N 硬质膜具有更高的硬度和更好的附着力 , 同时对沉积工艺有较强的适应性 。 关 　键 　词 : ( Ti ,Al ,Cr) N 硬质膜 ;多弧离子镀 ;显微硬度 ; 附着力 ;合金靶 中图分类号 : TN304 055 　　　文献标识码 :A 1 　引言 采用多弧离子镀技术制备的 TiN 膜具有高硬度 、低摩擦 系数 、良好的惰性 、独特的颜色以及 良好的生物兼容性等优 点 ,在机械工业 、塑料 、纺织 、医学工业及微电子工业等领域得 到广泛的应用 。在此基础上 ,为获得更加优良的综合性能 ,发 展了 TiAlN 和 TiCrN 超硬膜 。迄今为止 , TiAlN 和 TiCrN 超 硬膜的研 究 已经 日趋成熟 , 并表现 出很 多优于 TiN 的性 能[ 1 - 4 ] 。与 TiN 膜层相比 , TiAlN 膜具有更加优 良的抗氧化 性 、耐磨性和更高的硬度 ;而 TiCrN 膜层则具有较低的表面 粗糙度 、高的热稳定性及耐磨性 。但是以二者“组合”方式的 图 1 　多弧离子镀结构示意图 ( Ti ,Al ,Cr) N 超硬膜的研究尚不多见 , 目前还处于初步探索 　 化的镀膜偏压 ,待镀基体试样经除油 、超声波清洗及脱水处 研究阶段 ,而且均是以组合靶的形式来进行沉积的。本研究 理 ,当镀膜室背底真空达到 10 ×10 - 2 Pa 、温度达到 200 ℃时 采 用 多 弧 离 子 镀 技 术 并 使 用 TiAlCr 合 金 靶 制 备 ( ) - 1