脉冲偏压对电弧离子镀Ti/TiN纳米多层薄膜显微硬度的影响

金属学报, 2005, 41(10): 1106-1110. doi: 10.3321/j.issn:0412-1961.2005.10.020

脉冲偏压对电弧离子镀Ti/TiN纳米多层薄膜显微硬度的影响

赵彦辉 ^1, , 林国强 ^2, , 李晓娜 ^3, , 董闯 ^4, , 闻立时 ^5,

1.大连理工大学三束材料改性国家重点实验室,大连,116024

2.大连理工大学三束材料改性国家重点实验室,大连,116024;大连理工大学物理系,大连,116024

3.大连理工大学三束材料改性国家重点实验室,大连,116024;大连理工大学物理系,大连,116024

4.大连理工大学三束材料改性国家重点实验室,大连,116024

5.大连理工大学三束材料改性国家重点实验室,大连,116024;中国科学院金属研究所,沈阳,110016

基金项目: 国家高技术研究发展计划(863计划)(2002AA302507)

关键词：脉冲偏压 , 电弧离子镀 , Ti/TiN纳米多层薄膜 , 显微硬度

EFFECT OF PULSED BIAS ON MICROHARDNESS OF Ti/TiN MULTILAYER FILMS DEPOSITED BY ARC ION PLATING

采用脉冲偏压电弧离子镀方法在高速钢基体上沉积Ti/TiN纳米多层薄膜,采用正交实验法设计脉冲偏压电参数,考察脉冲偏压对Ti/TiN纳米多层薄膜显微硬度的影响.结果表明,在所有偏压参数(脉冲偏压幅值、占空比和频率)和几何参数(调制周期和周期比)中,脉冲偏压幅值是影响显微硬度的最主要因素;当沉积工艺中脉冲偏压幅值为900 V、占空比为50%及频率为30 kHz时,薄膜硬度可高达34.1 GPa,此时多层膜调制周期为84 nm,TiN和Ti单元层厚度分别为71和13 nm;由于薄膜中的单层厚度较厚,纳米尺寸的强化效应并未充分体现于薄膜硬度的贡献中,硬度的提高主要与脉冲偏压工艺,尤其是脉冲偏压幅值对薄膜组织的改善有关.

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