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偏压对多弧离子镀TiN膜层的影响
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佳达

时间 : 2020-08-22 21:26 浏览量 : 1

 多弧离子镀物理气相沉积技术(PVD)的一种方法,10多年来,该方法在国内外得到了很快的发展,它主要是在切削工具和模具等表面上沉积硬质耐磨膜(TIN、CrN、Ti二AI;N和D(CN)等)。多弧离子镀是在弧光放电条件下将靶材原子溅射并使之电离,在负偏压作用下克服势垒,越过阴极弧斑而加速到基底上,与其它PVD技术(如磁控溅射,电子束蒸发)相比,具有高沉积速率(约400A/min),低镀膜温度,高电离度(约80)等,其离子种类主要是Ti。

 多弧离子镀也有其弱点,当电弧迅速熔化微区时,靶材液滴就会从阴极靶上喷溅出来而沉积在膜层里,增加了基底表面的粗糙度,并使光浩度降低,影响外观,对装饰行业是一个挑战。这些微滴的产生机制目前仍有一些争议偏压是多弧离子镀在沉积薄膜时的一个不可忽略的工艺参数,基底偏压在镀前预轰击时,可以清除工件表面吸附的气体和污染物;在沉积期间,偏压又为离子提供能量使膜层与基底紧密结合。主要是利用ZTG4C型多弧离子镀技术,通过改变负偏压来研究沉积在不锈钢基底上的膜层性能,运用扫描电子显微镜观察膜层的表面形貌,用D/max3c型X射线衍射仪分析膜层的相成分,井采用中科院固体物理所研制的BF2型薄膜附着力测定仪对薄膜进行划痕试验,确走膜层的临界载荷(Le)。成膜条件试验基片是抛光达SK精度、厚约lmmSUS304分析样品,测角器的20值在3080度的范围内丛3deg/nd。1的扫描速度来计算衍射图谱。用XRI方法分析而得到四个样品的一系列衍射峰的比较图衍射峰表明,所有的膜都是由立方NaCI结构组成的井且TIN膜都呈现出和择优取向。另夕可以看出,偏压的大小强烈地影响着衍射峰的强度,着们压的降低,TIN、TIN峰的衍射强度诌渐增加。在较高负偏压的作用下,标号IZ样品的膜后中出现了n取向,但在其它负偏压下的样品茅面膜层里并未检测到该取向。

 由此可以说明多弧离刁镀TIN膜取向的择优性,钛滴大小似乎出现异常。由于样品互的镀时较长,其厚度几乎两倍于其它三块样品,文献[1]报道,液滴大部分是在镀膜刚开始的轰击蚀刻阶段产生的,其密度随着膜厚度的增加而线性地减少,液滴大部分掩埋在膜中。根据此观点,我们可以认为样品表面钛滴变小的原因可能是由于大颗粒液滴掩埋的缘故,而非偏压所致。照片中也有很多大小为0.1Zpm变化的圆形针孔存在,中左箭头所示,孔边沿有一白亮晕环,这些晕环极有可能是负偏压作用下的高温离子或熔滴溅射膜层表面引起的。


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