復(fù)合離子鍍altin薄膜的結(jié)構(gòu)和性能研究

1、分 類編密 級(jí) :黽位 代 碼 ： 10065- } ：0 9 2060 16研 究 生 學(xué)位 論 文論 文 題 目：復(fù) 合 離 子 鍍 A l T i N 薄 膜 的結(jié) 構(gòu) 和性 能 研 究學(xué) 生 姓 名 ： 佟 莉 娜 申請(qǐng) 學(xué) 位 級(jí) 別 ：碩 士申請(qǐng)專 業(yè) 名稱 ： 凝 聚 態(tài) 物 理研 究 方 向： 硬 質(zhì) 薄 膜 材 料指 導(dǎo)教 師姓 名 ：_ _黃 美 東 專 業(yè) 技 術(shù)職稱 ： 副 教授提 交 論 文 日期

2、： 2 0 12 年 3 月中 文 摘 要摘 要A l T i N 三 元 復(fù) 合 膜 在 刀 模 具 領(lǐng)域 得 到 了廣 泛 的應(yīng) 用 ，這 是 由于 它 具 有 高硬度 、耐磨 、較低 的摩 擦 系數(shù) 、 良好 的膜 基 結(jié)合 力 、明顯 的抗 高溫 氧 化 能 力 強(qiáng) 等 特點(diǎn) 。到 目前 為 止 ，制 備 A l T i N 薄 膜 的方 法 主 要 有 ：磁 控 濺 射 、電弧 離 子 鍍 、電子束 蒸 發(fā) 離 子 鍍 、離

3、子 束 輔 助 沉 積 等 。在 諸 多鍍 膜 技 術(shù) 方 法 中 ，電弧 離 子 鍍 的特 點(diǎn)最 為顯 著 ，主 要 是 具有 成 膜 速 率 快 、膜 層 致 密 、膜 基 結(jié)合 力 強(qiáng)等特 點(diǎn) ，己經(jīng) 成 為工 業(yè) 生產(chǎn) 中 的主 要技 術(shù) ，特 別 是它 具 有 離 化 率 高 、鍍 膜 產(chǎn) 量大 的優(yōu) 點(diǎn) ，是其 它 鍍膜 技 術(shù) 無 法 比擬 的 。然 而 ，電弧 蒸 發(fā) 原 理 基 于 冷 陰極 產(chǎn) 生 弧 光 放 電 ，

4、所 沉 積 的 膜層 表面通 常會(huì) 存 在 “ 大顆粒 ” 。這些 “ 大 顆粒 ”的存 在 ，在膜層 中形 成 了硬 度 軟點(diǎn) ，而 且 遮 擋 了而 后 過 來 的 原 子 的沉 積 ，導(dǎo) 致 膜 層 的硬 度 和 膜 基 結(jié) 合 力 下 降 ，從而 造 成 膜 層 的使 用 性 能 的 降低 。 因此 ，“ 大 顆 粒 ”的存 在 對(duì) 于 電弧 離 子 鍍 技 術(shù) 的進(jìn) 一 步 應(yīng) 用 和 發(fā) 展 產(chǎn) 生 了一 定 地 限 制 和

5、 阻 礙 作 用 。而 磁 控 濺 射 的特 點(diǎn) 是 工 藝 穩(wěn)定 、膜 層 結(jié) 構(gòu) 較 均 勻 、表 面 質(zhì) 量 高 ，但 其 缺 點(diǎn) 是 離 化 率 低 、粒 子 能 量 小 ，從 而 影響膜 與基 底 的結(jié) 合 力 。目前 ，將 兩種 工 藝結(jié)合 ，優(yōu) 勢(shì) 互 補(bǔ) 逐漸 成 為 了制 備質(zhì) 量 更加 優(yōu) 良的 A lTiN 薄 膜 工 藝 的 一 個(gè) 重 要 的研 究 方 向 。本 文 將 直 流 磁 控 濺 射 與 電弧 離 子

6、 鍍 技 術(shù) 相 結(jié) 合 ，形 成 復(fù) 合 離 子 鍍 技 術(shù) ， 充分 利 用 了這 兩 種 獨(dú) 立 鍍 膜 技 術(shù) 的優(yōu) 點(diǎn) 并 克 服 了缺 點(diǎn) 。 本 實(shí)驗(yàn) 采 用 磁 控 濺 射 方 法 濺射 出 A 1 粒 子 ， 利 用 電弧 蒸 發(fā) 出 T i粒 子 ,在 氮 氣 等 離 子 氣 氛 下 于 基 底 上 沉 積 A l T i N膜層 ， 減 少 薄膜表 面存 在 的污染現(xiàn)象 、 提 高膜 層 的顯微 硬度和 薄膜 與基