מחקר של שיטות ומאפיינים של Tialn סרטים דק שנעשו על ידי תדר בינוני מגנטרון המקרטעת טכנולוגיה

שימוש אם מגנטרון לא מזויף מגניטרות יון ציפוי הטכנולוגיה לעשות סרט דק TiAlN על מצע קרביד מבטון YG6. XRD, EDS, stereomicroscope, בודק microhardness, ו רב תפקודי השטח בודק השטח שימשו כדי ללמוד את המבנה ואת המאפיינים של מרוכבים. התוצאות מראות כי כאשר כוח היעד הוא נמוך, שכבת הסרט קיים בצורה של TiN ו TiC. משטח העדפה מועדף (111) ו microhardness של TN קשורים למתח הטיה. כאשר כוח היעד גבוה, הסרט מכיל בעיקר Ti3AlN ו שלבי אלן. שלב Ti3AlN הוא בכיוון מועדף לאורך (220) המטוס, מבנה הסרט הוא צפוף ואחיד, ואת היחס בין אטומי N לאטומים מתכת קרוב 1: 1, עובי הסרט הוא 1.93 מיקרומטר, המיקרו הוא 3145HV ואת כוח מליטה הוא 85N.

עם התפתחות מדע החומרים, היישום של חומרים סרט דק הפך יותר ויותר נרחב. הסרט TiAlN הוא סוג חדש של רב אלמנט ציפוי דק חומר הסרט כי פותחה בהצלחה בשנים האחרונות. יש תכונות מצוינות כגון קשיות גבוהה, טמפרטורת חמצון גבוהה, יציבות תרמית טובה, הידבקות חזקה, מקדם חיכוך נמוך, מוליכות תרמית נמוכה, וכו 'זה נעשה שימוש נרחב בתעשיית הכלי, במיוחד עבור חיתוך יעיל של שונים קשה למכונה חומרים. כמו כן, TiAlN צפויה חלקית או לחלוטין להחליף ציפויים TiN. במאמר זה, TiAlN סרטים דקים הוכנו על סגסוגת קשה YG6 על ידי תדר בינוני magnetron sputtering הטכנולוגיה. מבנה השלב, משטח המורפולוגיה שבר, הרכב המאפיינים העיקריים של סרטים דקים נמדדו על ידי XRD, SEM, EDS, מיקרוסקופ סטריאו, בודק microhardness ו בודק שריטה ..

1. בדוק חומרים ושיטות

1.1. חומרי בדיקה

YG6 מבטון קרביד נבחר המדגם המצע, טהור יעד Ti ו אל היעד (טוהר הוא 99.99%) משמשים מטרות קתודית. גז עובד הוא ארגון (טוהר> 99.999%), ואת התגובה גז חנקן (טוהר> 99.999%).

מבנה השלב של הסרט מנותח על ידי DX-1000 רנטגן עקיפה Analyzer, את פני השטח של הסרט הוא נצפה על ידי S-3400N סריקה המראה, קשיות של הסרט נבדק על ידי HVS-1000 בודק מיקרו לבדיקות דיגיטלי, ואת הסרט כוח מליטה בסיס של הסרט נבדק על ידי בודק MFT-4000 משטח החומר הבדיקה.

1.2. הכנת סרטי TiAlN

דגימות המצע מנוקות במכונה קולי כדי להסיר שמן, אבק וסרטים תחמוצת, ולאחר מכן יבשים לאחר התייבשות עם אלכוהול. משאבת את ואקום 6.7 × 10-3 אבא וחימום ל 500 ° C. ואז להתחיל לעשות ציפויים לאחר ניקוי המצע עם 1000 V לחץ גבוה יון ארגון. ראשית, להפקיד שכבת המעבר TiN. לאחר מכן, להפקיד ולהכין סרט TiAlN עם הלחץ החלקי חנקן הוא 0.3 × 10-1 אבא.טבלה 1 מציג פרמטרים תהליך בתצהיר להכנת סרטים דקה TiAlN.

טבלה 1. הפרדת הפרמטרים של הסרט TiAlN

2. סיכום

הסרט TiAlN דק הוכנה בהצלחה על מצע קרביד מבודדים על ידי תדר בינוני magnetron sputtering הטכנולוגיה, ואת מבנה השלב שלה, מורפולוגיה המאפיינים העיקריים נותחו. המסקנות הן כדלקמן:

(1) תוצאות ניתוח XRD מראים כי הסרט קיים בעיקר בצורה של TiN ו TiC ב כוח היעד אל נמוך, ומישור האוריינטציה המועדפת של TN הוא (111). בשלב TiC נגרמת על ידי החלפה חלקית של אטומי C במצע עבור אטומי N ב TN. שכבת הסרט בעיקר קיים בצורה של Ti3AlN ו AlN תחת כוח יעד גבוה אל, בשלב Ti3AlN הוא בכיוון בכיוון מוטורי גביש (220), בשלב אלן הוא בכיוון בכיוון הכוכב גביש (002), ואת הפסגות של לשני השלבים יש דרגות שונות של התרחבות ושינוי. זה בעיקר בשל עיוותים הסריג שנגרמו על ידי החלפת חלקי של אטומי אל ב AiN ידי אטומי Ti.

(2) תוצאות ניתוח מורפולוגיה השבר עולה כי הסרט הוא מלוכדות היטב עם המצע, מבנה הסרט הוא צפוף ואחיד, ויש ממשק ברור עם שלב המטריצה. ככל כוח אל היעד עולה, מספר החלקיקים ואת האנרגיה המקרטעת להגדיל, כך שיעור בתצהיר גדל, עובי הסרט עולה, עובי הסרט יכול להגיע 1.93 מיקרומטר.

(3) EDS הרכב הרכב ניתוח התוצאות מראים כי עם העלייה של כוח היעד אל, crystallinity של הסרט עולה, התוכן אל בשכבת הסרט הוא מגביר בעוד התוכן Ti הוא פוחת. המרכיב העיקרי של שכבת הסרט הוא ניטריד מתכת אשר היחס בין אטומי N לאטומי מתכת קרוב 1: 1.

(4) בדיקת המיקרו הראה כי בעוצמה נמוכה אל היעד, את microhardness של הסרט עולה תחילה ולאחר מכן פוחתת עם העלייה של הטיה שלילית של המצע, ואת microhardness מגיע 2391 HV. בעוצמה גבוהה אל היעד, את microhardness של הסרט יכול להגיע 3145 HV, אשר בעיקר בשל עיוות סריג שנגרם על ידי היווצרות של שלב קשה Ti3AlN ו אטומי Ti החלפת אטומים אל באל. בדיקת כוח מחייב מראה כי כוח מליטה יכול להגיע 85 N, כי היווצרות של שלב קשה של שכבת המעבר שהופקדו TiN ו Ti3AlN, ואת היישום של DC על גבי טכנולוגיית הטיה פעימה לחדד את התבואה ולהפחית את הלחץ למינציה הסרט כדי לשפר את הממברנה כוח מחייב מבוסס.