负偏压对多弧离子镀TiN薄膜结构和沉积速率的影响(1)
基片偏压对模具钢表面镀TiAlN薄膜的微观组织和性能的影响
基片偏压对模具钢表面镀TiAlN薄膜的微观组织和性能的影响Abstract：The effects of substrate bias on the microstructure and properties of TiAlN coatings are studied in this paper. The results show that：when the substrate is biased at 150V，the surface morphology and grain distribution of the film are uniform and the compactness is good. With the increase of the negative bias，the microhardness of the TiAlN thin film first increases and then decreases. The microhardness of the thin film increases to 3184.2HV when the bias of the microhardness increases by 150V. With the increase of the negative bias，the film-based bonding of the TiAlN thin film The force increases first and then decreases. When the substrate negative bias voltage rises to 150V，the film-base binding force reaches a maximum of 31.9N.Keywords：multi-arc ion plating; TiAlN coating; mold steelH13模具钢是一种常见的汽车模具钢，具有较高的韧性、良好的红硬性、优良的热疲劳性能，被广泛应用于生产制造各种汽车零部件，但是，H13钢工作环境恶劣，在使用过程中常发生粘着磨损和热疲劳失效。
脉冲偏压对多弧离子镀TiAlN薄膜的成分和结构的影响研究
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟脉冲偏压对多弧离子镀TiAlN 薄膜的成分和结构的影响研究采用多弧离子镀在高速钢基底上沉积TiAlN 薄膜。
利用扫描电镜(SEM)观测薄膜的表面形貌；用EDS 分析薄膜表面的成分；用表面轮廓仪测试薄膜的厚度并结合沉积时间计算出沉积速率；用维氏硬度仪测量薄膜的硬度；用XRD 表征薄膜的微观结构。
结果表明，随着偏压峰值的增大，表面大颗粒逐渐减少，致密性逐渐变好，薄膜硬度也随之增加。
沉积参数对薄膜成分有影响，偏压峰值对薄膜中Al 含量有较明显的影响，而占空比则主要影响Ti 含量。
本文对实验结果进行了较详细的讨论和分析。
TiN 作为第一代硬质薄膜材料因其具有高硬度，低摩擦系数，良好的导电导热性被广泛应用于刀具模具的生产方面。
但随着人们对薄膜材料的要求日渐提高，TiN 由于高温抗氧化性较差，已不能满足在高温、高速切削、干切削刀具、模具等机械加工领域的要求。
TiAlN 薄膜是在TiN 基础上发展起来的一种新型多元薄膜涂层材料，人们在TiN 中添加Al 元素形成TiAlN 薄膜，Al 元素在高温时易形成氧化铝，在很大程度上可以有效提高薄膜的高温抗氧化性能。
TiA1N 薄膜集TiN 和A1N 薄膜的高硬度、高氧化温度、好的热硬性、强附着力、低摩擦系数、低导热率等优良特性于一身，在机械、导电以及抗氧化和抗腐蚀等方面取得了让人满意的结果。
因此TiAlN 被认为是较TiN 更有前途的新型涂层材料，被广泛应用到各个领域，例如微型高精密轴承、运载飞机、卫星等方面。
国内外的许多研究人员运用很多工艺来制备TiAlN 薄膜，并且做了大量的研究工作，也发现离子镀膜工艺参数对薄膜结构和性能有很重要的影响，如沉积气压、温度、氮气流。
沉积偏压对电弧离子镀TiN涂层质量的影响
： 庵加工材料成绝加工， 钧种加 泛合 工．工 程门
４ 结论
（）沉积偏压对氧化铝基复合工程陶瓷材 １ 料表面的 Ｔ 涂层质量有明显的影响，适当提 ｉ Ｎ 高沉积偏压有助于提高涂层的质量。 沉积偏压为 ３０ ０Ｖ时，沉积的 Ｔ 涂层完整、表面光滑、内 Ｎ
型专利五项，发表论文 即多筋。
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ｏｉ ｔｎ ｅ ｓ ｅ ｆ ｅｏａ ｐ ｒ ｘ ａｏ ｒ ｉｍｃ ｏ ｎｎｃ 句 ｏ ｔ ｄｉ ａｔ ｓｅ
因为涂层 Ｔ ｉ Ｎ与基体中（ ｉ 火ＴＣ的衍射峰非 ）
常接近，为避免后者对前者的 干扰，本研究还以 单晶硅片为基体， ３０ 在 ０Ｖ偏压下沉积了Ｔ ｉ Ｎ涂 层，其 Ｘ射线衍射图谱如图 ４所示。由图可知， 涂层为立方 Ｎ Ｃ 结构，并且 Ｔ 涂层呈现出明 ａｌ Ｉ Ｎ 显的 〔２）择优取向。 ２０
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作． ： 华， 生于 １ １年，山 大学 简介 张建 男， ９ ６ 东 机公工 程学院，
图４ Ｎ涂层的ｘ射线衍射圈 ｉ Ｔ 谱
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本文以氧化铝基复合工程陶瓷材料为基 底， 采用电弧离子镀技术在其表面上沉积Ｔ ｉ Ｎ 涂层，系统研究了沉积偏压对涂层质量的影响 规律， 采用扫描电 镜、二次离子质谱、 射线 Ｘ 衍射等方法对涂层和界面的微观结构和物相组 成等进行了系统的分析研究。
按上述工艺参数沉积完毕后， 待试样温度冷 却到 １ ℃以下后，取出样品。 ０ ０ ２ 分析测试 ． ２ 用Ｈｔｈ － ０ Ｓ ２ 型扫描电子显微镜（ Ｍ 观 ｉｃ ５ ａ ｉ Ｓ ） Ｅ 察沉积前后 Ｔ 涂层的表面和断面形貌：采用 ｉ Ｎ
负偏压对磁控溅射镀镍薄膜组织结构的影响
负偏压对磁控溅射镀镍薄膜组织结构的影响洪波;潘应君;张扬;张恒;陆旭锋【摘要】采用磁控溅射技术在钼圆片基体表面制备了镍薄膜,并用扫描电镜、平整度仪和X射线衍射分析仪对其进行了表征.研究了不同负偏压对薄膜附着力、微观结构、平整性、晶粒取向以及大小的影响.结果表明,随负偏压增大,薄膜与基体结合力明显增强;适当的负偏压能改善薄膜表面致密性和平整性,在450 V时达到最优.但当负偏压进一步升高到600 V时,镍膜的表面起伏反而变大,平整性有所下降.负偏压对镍膜晶面生长的择优取向影响并不明显,而晶粒尺寸随负偏压增加呈增大的趋势.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2015(034)008【总页数】5页(P437-440,后插1)【关键词】钼;镍;磁控溅射;负偏压;附着力;表面形貌;晶粒尺寸【作者】洪波;潘应君;张扬;张恒;陆旭锋【作者单位】武汉科技大学材料与冶金学院,湖北武汉430081;武汉科技大学材料与冶金学院,湖北武汉430081;武汉科技大学材料与冶金学院,湖北武汉430081;武汉科技大学材料与冶金学院,湖北武汉430081;武汉科技大学材料与冶金学院,湖北武汉430081【正文语种】中文【中图分类】TG174.444First-author's address: School of Materials and Metallurgy， Wuhan University of Science and Technology， Wuhan 430081， China钼由于强度大、硬度高、熔点高以及具有优异的导电导热性、耐磨性等而被广泛使用。
钼和硅的热膨胀系数很相近，所以钼合金片能够作为IGBT（绝缘栅双极型晶体管）模块、晶闸管等半导体的核心配套部件，起保护芯片正常工作、延长晶闸管的疲劳寿命等作用［1］。
但是钼抗氧化能力很差，很容易在空气中氧化，生成的氧化物使钼的微观结构变得疏松，且其还会像一种载体，继续向内部传递氧［2］，因而这些氧化物无法对钼起到任何保护作用，用于半导体原件的钼片最好镀上一层保护膜。
偏压对磁控溅射tin涂层微观结构及性能的影响
江西科技师范大学学报Journal of Jiangxi Science &Technology Normal University摘要:采用高功率脉冲磁控溅射技术在GH169高温合金表面沉积了TiN 纳米涂层,利用XRD 、SEM 、纳米压痕仪等研究了负偏压对涂层的晶体结构、表面形貌、涂层厚度及力学性能的影响。
结果表明:随着负偏压从50V 增加到200V ,TiN (111)晶面择优取向,涂层晶粒细化,致密度增加,表面粗糙度减小,涂层沉积速率降低(涂层厚度减小),涂层硬度和弹性模量呈现先减小后增大再减小的趋势,而膜基结合强度则是先增加后降低。
当负偏压为150V 时,TiN 涂层晶粒尺寸最小,致密度最好,综合力学性能最佳。
关键词:负偏压;高功率脉冲磁控溅射;微观结构;力学性能中图分类号:TG174.44文献标识码:A文章编号:1007-3558(2019)06-0036-04Microstructure and Mechanical Properties of TiN CoatingsDeposited by HPPMS at Different Bias VoltagesWang Yulong 1,Zhang Hao 1,*,Ran Xiaoyu 1,Ren Zhangpeng 1,Luo Chengang 1,Duo Shuwang 1,*(1.School of Materials and Mechatronics,Jiangxi Science and Technology Normal University,Nanchang 330013,Jiangxi,China )Abstract:TiN nano-coating was deposited on the surface of GH169superalloy by high-power pulsed magnetronsputtering.The effects of negative bias voltage on the surface morphology,coating thickness,crystal structure and mechanical properties of the coating were investigated by XRD,SEM and nanoindenter.The results showed that as the negative bias voltage increases from 50V to 200V,the coating grain was refined,the density was increased,thesurface roughness was reduced,the coating deposition rate was reduced (the reduced coating thickness ),and the grainsshowed a preferential orientation along the TiN (111)crystal plane.The coating hardness and elastic modulus showed a similar tendency that they decreased first,then increased and then decreased,while the film-substrate bond strength increased first and then decreased.When the negative bias voltage was 150V,TiN coating had the smallest grain size,the highest density,and the best comprehensive mechanical performance.Key words:negative bias voltage;high power pulsed magnetron sputtering;microstructure;mechanical properties 偏压对磁控溅射TiN 涂层微观结构及性能的影响王玉龙1,张豪1,*,冉小玉1,任张鹏1,罗谌刚1,多树旺1,*(1.江西科技师范大学材料与机电学院,江西南昌330013)收稿日期:2019-10-16修回日期:2019-11-15接受日期:2019-11-15基金项目:江西省自然科学基金项目(20171BAB206008)、江西省教育厅科技计划重点项目(GJJ180596)、国家级大学生科研项目(201911318007)、江西科技师范大学硕士研究生创新专项资金项目(YC2018-X06)、江西科技师范大学校级重点科研项目(2016XJZD004)。
工艺参数对多弧离子镀TiAlN涂层铝含量和硬度的影响
工艺参数对多弧离子镀TiAlN涂层铝含量和硬度的影响周陶;袁军堂;汪振华;黄雷【摘要】为研究不同工艺参数对多弧离子镀制备TiAlN涂层性能的影响规律,设计了L9(34)正交试验表,并通过试验研究了弧电流、衬底负偏压、氮气/氩气流量比以及腔体压强对涂层Al含量和硬度的影响规律,得到了最佳工艺参数优化组合.结果表明:影响Al含量的因素按重要性排序依次是:腔体压强、氮气/氩气流量比、衬底负偏压、弧电流.影响涂层硬度的因素按重要性排序依次是:弧电流、氮气/氩气流量比、腔体压强、衬底负偏压.%The effects of deposition parameters on aluminum content and hardness of TiAlN hard coatings by multi-arc ion plating technique are researched on. By the experiment, this paper analyzes the influence of four different factors:arc current, negative bi-as,nitrogen/argon flow ratio and cavity pressure, on Al content and hardness. The results indicate that the factors having influence on the aluminum content are cavity pressure, nitrogen/argon flow ratio, negative bias and arc current in turn, and the factors having influence on the coating hardness are arc current, nitrogen/argon flow ratio, cavity pressure and negative bias in turn.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】5页(P15-19)【关键词】多弧离子镀;TiAlN涂层;正交分析;Al含量;硬度【作者】周陶;袁军堂;汪振华;黄雷【作者单位】南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094;南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094;南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094;南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094【正文语种】中文【中图分类】TG174硬质涂层刀具自20世纪70年代起经历了跨越式发展，其中以TiN为代表的第一代涂层刀具具有较高的硬度和耐磨性，显著提高了加工效率和表面质量，得到广泛的运用[1]。
负偏压对磁控溅射TaN薄膜微观结构和性能的影响
第 23 卷第 7 期中国有色金属学报 2013 年 7 月 V ol.23 No.7 The Chinese Journal of Nonferrous Metals July2013 文章编号：10040609(2013)07192308负偏压对磁控溅射 TaN 薄膜微观结构和性能的影响薛雅平，曹 峻，喻利花，许俊华(江苏科技大学 江苏省先进焊接技术重点实验室，镇江 212003)摘 要：采用磁控溅射技术制备一系列不同负偏压的TaN薄膜。
分别采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、原子 力显微镜、纳米压痕仪和高温摩擦磨损仪研究不同负偏压对单层TaN薄膜的微观结构、表面形貌、力学性能和摩 擦性能的影响。
结果表明：TaN 薄膜主要为面心 δTaN 和斜方 Ta4N 晶体结构，择优取向随着负偏压的不同而不 同；当负偏压为80V时，TaN薄膜的硬度和弹性模量均达到最大值，分别为30.103和317.048 GPa，并且此时薄 膜的膜−基结合最强；常温下单层TaN薄膜的摩擦因数与负偏压关系不大，基本保持在0.64~0.68之间；高温下， 随着温度的升高，摩擦因数逐渐降低。
关键词：TaN薄膜；负偏压；微观结构；摩擦性能中图分类号：TG174.44；TG148 文献标志码：AEffect of bias voltage on microstructure and properties ofmagnetron sputtering TaN filmsXUE Yaping, CAO Jun, YU Lihua, XU Junhua(Key Laboratory of Advanced Welding Technology of Jiangsu Province,Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212003, China)Abstract: A series of TaN films were fabricated at various bias voltages by magnetron sputtering technique. Their microstructure, surface morphology, mechanical and friction properties were investigated by scanning electron microscope (SEM), Xray diffraction (XRD), atomic force microscope (AFM), nano indentation tester and friction and wear tester, respectively. The results show that the structure of TaN is composed of cubic δTaN and orthorhombic Ta4N, while the preferred orientation changes with the bias voltage. When the bias voltage is 80 V, the hardness and elastic modulus of the films reach the maximum values, 30.103 and 317.048 GPa, respectively, and the interfacial adhesion is the strongest. At room temperature, the friction coefficients of the films that are influenced slightly by bias voltage vary between 0.64 and 0.68. At high temperatures, the friction coefficients of the films decrease with the increase of temperature.Key words: TaN films; bias voltage; microstructure; friction propertiesTaN 薄膜由于其较高硬度和密度、良好的高温化 学稳定性以及光电性能，一直受到人们的广泛关 注 [1−5] 。
脉冲负偏压幅值对复合离子镀制备TiCN薄膜结构和性能的影响
脉冲负偏压幅值对复合离子镀制备TiCN薄膜结构和性能的影响任鑫;赵瑞山;黄美东;张翀翊;王乾宝【期刊名称】《机械工程材料》【年(卷),期】2017(041)001【摘要】采用复合离子镀技术,在不同脉冲负偏压幅值下于304不锈钢表面制备TiCN 薄膜,研究了负偏压幅值对薄膜成分、结构、表面粗糙度、显微硬度及摩擦磨损性能的影响.结果表明：随着负偏压幅值升高,钛、碳与氮元素的原子比以及碳与钛元素的原子比先增大后减小,薄膜表面的颗粒及针孔、凹坑等缺陷尺寸减小,数量减少,表面形貌得到改善；薄膜主要由 TiCN 相组成,随着负偏压幅值增大出现(111)晶面择优取向,且薄膜的显微硬度先增大后减小,并在负偏压幅值为300 V时达到最大,为2690 HV；薄膜的摩擦磨损性能优于基体的,随着负偏压幅值增加,薄膜的摩擦因数不断降低,在负偏压幅值为300 V时约为0．355,此时薄膜的摩擦磨损性能最优.【总页数】6页(P56-60,64)【作者】任鑫;赵瑞山;黄美东;张翀翊;王乾宝【作者单位】辽宁工程技术大学材料科学与工程学院，阜新 123000;辽宁工程技术大学材料科学与工程学院，阜新 123000;天津师范大学物理与材料科学学院，天津 300387;辽宁工程技术大学材料科学与工程学院，阜新 123000;辽宁工程技术大学机械工程学院，阜新 123000【正文语种】中文【中图分类】TG178【相关文献】1.脉冲偏压电弧离子镀制备C1-x-yNxZry超硬复合薄膜 [J], 李红凯;林国强;董闯2.脉冲偏压及退火处理对电弧离子镀N掺杂TiO_2薄膜结构和性能的影响 [J], 张淑娟;黎响;陈文亮;欧炳蔚;李明升3.负偏压在电弧离子镀沉积TiN/TiCN多层薄膜中的作用 [J], 黄美东;林国强;董闯;孙超;蒋长荣;黄荣芳;闻立时4.负偏压对电弧离子镀复合TiAlN薄膜的影响 [J], 黄美东;许世鹏;刘野;薛利;潘玉鹏;范喜迎5.脉冲偏压对电弧离子镀TiCN薄膜组织结构的影响 [J], 刘恋;石倩;代明江;匡同春;林松盛;郭朝乾;李洪;苏一凡因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
负偏压对多弧离子镀TiN 薄膜结构和沉积速率的影响(1)
采用多弧离子镀设备在抛光后的高速钢表面沉积TiN 薄膜,在其他参数不变的情况下，着重考察偏压对薄膜的沉积速率的影响。
实验结果表明, 随着负偏压的增加，沉积速率不断增加，但在负偏压达到一定值后，沉积速率又随偏压增大而减小。
TiN 薄膜由于其具有高硬度、低摩擦系数、良好的化学惰性、独特的颜色以及良好的生物相容性等，在机械工业、塑料、纺织、医学工业及微电子工业等领域得到广泛应用，并成为目前工业研究和应用最为广泛的薄膜材料之一。
制备TiN 膜的方法很多, 其中多弧离子镀是当今工业上应用最多的技术之一。
该技术源于60 年代,之后得到了飞速发展。
多弧离子镀沉积的薄膜具有膜基附着力强、膜层致密度大、可镀材料广泛、绕镀性好、沉积温度低等许多优点。
但是镀膜过程中, 影响膜层质量的因素很多。
国内外研究表明影响多弧离子镀的主要工艺参数有阴极靶的工作电流、反应气体压强、基体负偏压、氮气分压及基体沉积温度。
本文主要考察负偏压对沉积速率的影响，当基体被施加负偏压时，等离
子体中的离子将受到负偏压电场的作用而加速飞向基体。
到达基体表面时，离子轰击基体，并将从电场中获得的能量传递给基体，导致基体温度升高，因此基体负偏压在离子镀中对薄膜的沉积速率、内部的残余应力、膜与基体的结合力以及膜/ 基体系的摩擦性能有显著影响。
改变基板负偏压可以调整沉积离子的能量、基片表面的温度，以控制涂层质量。
负偏压对多弧离子镀TiN 的结构和性能的影响已有大量的研究报道，但负偏压对薄膜沉积速率的影响，报道较少。
本文拟研究负偏压对薄膜沉积速率的影响规律。