脉冲偏压对电弧离子镀TiCN薄膜组织结构的影响

作     者：刘恋 石倩 代明江 匡同春 林松盛 郭朝乾 李洪 苏一凡 LIU Lian;SHI Qian;DAI Ming-jiang;KUANG Tong-chun;LIN Song-sheng;GUO Chao-qian;LI Hong;SU Yi-fan

作者机构：华南理工大学材料科学与工程学院广州510641 广东省新材料研究所广州510650 现代材料表面工程技术国家工程实验室广州510650 广东省现代表面工程技术重点实验室广州510650 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2018年第47卷第9期

页      面：199-205页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：中山市广东省科学院技术转移专项(2016G1FC0006) 广东省科学院平台建设项目(2016GDASPT-0206) 广东省科学院科技创新发展专项(2017GDASCX-0202) 

主　　题：TiCN薄膜 电弧离子镀 脉冲偏压 C3N4 硬度 结合强度 

摘      要：目的改善TiCN薄膜的组织结构,进一步提高其硬度与结合力。方法采用电弧离子镀技术,通过改变脉冲偏压的幅值,制备一系列的TiCN薄膜。通过扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜的表面和截面形貌,采用X射线衍射(XRD)对薄膜进行物相分析,用X射线光电子谱(XPS)表征元素的化学状态,通过能谱仪(EDS)分析薄膜的成分。采用显微维氏硬度计测量薄膜硬度,使用3D轮廓仪测量薄膜厚度,利用多功能材料表面性能试验仪进行划痕测试。结果偏压对薄膜的硬度、结合力、组织结构和沉积速度都有影响。随着脉冲偏压的提高,TiCN薄膜晶粒逐渐细化,沉积速率、结合力有先增大后减小的趋势,TiCN薄膜的硬度保持线性提高。偏压为-200 V时,TiCN薄膜出现C_3N_4新相,此时薄膜的硬度和结合力都大幅度提高,表面形貌发生突变,液滴最多。偏压为-250 V时,TiCN薄膜综合性能最好,并且表面的液滴明显减少,此时硬度值为4017HV,结合力为51 N。结论偏压对组织结构及碳元素在薄膜中的存在形式有一定影响,适当地改变脉冲偏压可以使TiCN薄膜的显微组织更加致密,同时,形成的弥散硬化相使薄膜具备较高的硬度和膜基结合强度。