磁控溅射TiAlN和WTiN薄膜的制备与摩擦性能研究

2011-04-01 李学超 南京宝色股份公司

  以TiN 为代替的民俗轻金属氮化物贴膜,常常含有较高的抗被脱色反映物反映性,较高的比溶点,热动态平衡性好,较低体积,较高的硬性(最少20 GPa 控制),要能有郊地加强食材的耐磨镀层耐热性和用生存期,常被看做表层增强食材,工压铸模具的维护镀层及电路设计板的对外扩散障壁层,以加强基体食材的表层耐热性,虽然根据在500℃不低于的抗被脱色反映物反映耐热性激增减少使其应用领域规模随着限制。近两载以来的探索基本资料证明,在Ti- N 系統中含有W, Al, Si 等因素需要进的一步有郊地增强厂家耐热性和抗被脱色反映物反映性,但其中WTiN 贴膜和TiAlN 贴膜根据开发高硬性、很好的耐高温抗被脱色反映物反映性和耐热胀冷缩耐热性等出色功能,于是使得了人类多的探索想象力。下面选取双靶反映溅射的方式备制了出色的WTiN 和TiAlN 贴膜,并对其东西结构设计和表层已经这两种贴膜的耐热胀冷缩耐热性做出了定性分析探讨一下。 1、研究操作设配与研究操作技术   用到PSII 型双蓄电池放电控微波加热ECR 等正离子体全的位置灌入仪器备制pe膜。溅射靶材所选用色度均为99.99%的W 靶、Ti 靶及Al 靶,材料所选用40Cr 装饰管,其外形尺寸为(10 mm×10 mm×3 mm)。在对制样开展100 W,10 min 反溅射家电清洗后送进主溅射室中,靶与原辅料均用到风冷,默认真空泵度≥5×10- 4 Pa,上班实验室固体为色度≥99.99%的氩气,化学反应实验室固体为N2(色度99.99%),双靶功效均为200 W,时光2 h,上班压力表1.0 Pa,基体的摆设的位置如同1一样。溅射沉淀后制样经800℃×1 h 热办理分析其有效成分并分析方法物相策划 。   本疲劳可靠性试验采取D/max2500VB3+/PC 型X 电子器材束衍射仪阐述尖晶石组成;用JXA- 840A 型监测电子器材体视光学显微镜(SEM)关注了贴膜的微观世界组成、碰触面发芽形貌及磨痕形貌;运行IPC- 208B 型原子团力体视光学显微镜关注碰触面心态并监测其碰触面干燥度; 再生利用UMT- 3 型矛盾学疲劳可靠性试验机器上口碑有所差异含量的贴膜的矛盾公式, 矛盾科学实验在25℃ 、比温度RH=30%、无防锈环镜下来,采取球- 盘循环往复碰触模式,对摩偶件建议选用Φ4 mm 的冷库保温隔热板的表层球,行驶极限速度0.1 m/s,力矩5 N。

3、目的   使用双靶磁控溅射分离纯化了TiAlN pe膜和WTiN pe膜,分离纯化的TiAlN pe膜是由每种孔状相TiN 与TiAlN 相分解成, 而WTiN pe膜是由TiN0.6O0.4,TiN,W2N,WN 等几种物相分解成,每种pe膜的单单从表面一致,金属材质金属材质晶粒一致十分细小、金属材质金属材质晶粒构建优势互补无裂开,以粒状结构特征为主导。TiAlN pe膜和WTiN pe膜的耐挤压弹性系数均少于0.15,磨痕的单单从表面相应更加整洁,磨砂颗粒轮胎磨损在保障体系中占为主导效应,得以得到 良好的耐挤压稳定性。   【编辑】 李学超;李长生;晋跃;陈娟;莫超超;朱秉莹;   【Author】 LI Xue-chao1,LI Chang-sheng2,JIN Yue2,MO Chao-chao2,ZHU Bingying2(1.Nanjing Baose Co.,Ltd,Nanjing 211178,China;2.School of Materials Science and Engineering,Jiangsu University,Zhenjiang,212013,China)   【装置】 南京市宝色企业股票企业;吉林一本大学材料职业技术学院;   【提要】 选取双靶发生反应磁控溅射的的方法在40Cr基体上配制了TiAlN透气膜和WTiN透气膜。用XRD,SEM,AFM等检则具体方法对透气膜的面上情况下及型式等来了定性分析,选取UMT-3型多作用耐静耐振动应力测试机,在制冷、大气质量生态、无润滑油的要求下对TiAlN和WTiN透气膜的耐静耐振动特性来了评述。實驗結果显示:TiAlN透气膜冒出了每种硬质的相TiN与TiAlN相融的物相型式,而WTiN透气膜冒出了TiN0.6O0.4,TiN,W2N,WN等多重物相型式;配制的TiAlN、WTiN透气膜面上晶粒度匀称这些细微,发芽均以粒状型式居多;耐静耐振动實驗参数显示配制的TiAlN和WTiN透气膜均有了优异的耐静耐振动特性。   【Abstract】 TiAlN and WTiN thin films were deposited with double-target reactive magnetron co-sputtering on 40Cr steel substrate.XRD,SEM and AFM were used to characterize the composition,roughness and microstructure of the films.Tribological performance of the films was tested on UMT-3 multifunctional tribometer in atmosphere at room temperature without lubricant.The results showed that after heat-treatment at 800℃/1h,the two hard phases TiN and TiAlN coexist in TiAlN film,while the TiN0.6O0.4,TiN,W2N and WN phases form in WTiN film,and all of the phases grow mainly in granular structure.The surface grain sizes of both TiAlN and WTiN films are uniform and fine.Friction tests indicated that both TiAlN and WTiN films are excellent at tribological performance.   【重要的词】 双靶磁控溅射;TiAlN聚酯bopp薄膜;WTiN聚酯bopp薄膜;静摩擦效能;   【Key words】 double-target reactive magnetron sputtering;TiAlN film;WTiN film;Tribological performance;