作者:钟 利,沈丽如,陈美艳,刘 彤,但 敏,金凡亚(核工业西南物理研究院,四川 成都 610207)
关键词:多弧离子镀技术;合金靶材;TiCrN 复合薄膜;耐磨性能
为了研究多弧离子镀技术中所用靶材与薄膜成分比例的关系,并对比不同成分比例的(Ti,Cr)N 膜的摩擦学性能,设计制备了纯 Ti 靶、纯 Cr 靶及钛铬比分别为 9:1、4:1 和 1:1 的钛铬合金靶共 5 种靶 材进行镀膜试验。利用扫描电子显微镜观察薄膜微观形貌,利用 X 射线能谱分析仪对微区成分进行定性 和半定量分析,利用 X 射线衍射分析薄膜结构,通过摩擦磨损试验测试薄膜的耐磨性,最终以磨痕宽度、 磨痕深度和磨痕长度来计算磨损体积,以磨损体积表征不同膜的耐磨性能。测试结果表明,合金靶制备的薄膜中成分比例并不与靶材中的成分配比一致,但均具有 TiCrN(200)择优取向。纯靶制备的薄膜表面最 为细腻,TiCrN 膜的粗糙度随 Cr 含量的提高而降低。TiCrN 膜的硬度和耐磨性明显优于纯靶制备的薄膜, 在靶材配比 Ti:Cr=4:1 时制备的 Ti 0.3Cr 0.23N 薄膜硬度最高(HV 0.05 3274.9)、耐磨性能最好。以合金靶制备复 合薄膜时,薄膜中的成分比例受单一金属离化率的影响较大,受靶材中金属配比的影响较小;在薄膜中添 加硬质元素可以改善膜的质量、提高耐磨性能。