Influence de la tension de polarisation d'impulsion sur la composition et la structure des couches minces de TiAlN à revêtement d'ions multi-arcs

Des films minces de TiAlN ont été déposés sur des substrats en acier à grande vitesse par placage ionique multi-arc. Avec l'augmentation du pic de polarisation, les grosses particules sur la surface diminuent progressivement, la compacité devient progressivement meilleure, et la dureté des films augmente. Les paramètres de dépôt ont un effet sur la composition des films. La valeur maximale de la polarisation a un effet significatif sur la teneur en Al dans les films, tandis que le rapport cyclique affecte principalement la teneur en Ti.

Comme la première génération de matériaux de film dur, TiN a été largement utilisé dans la production d'outils de coupe en raison de sa dureté élevée, faible coefficient de frottement et bonne conductivité et conductivité thermique. Cependant, avec la demande croissante pour les matériaux à couches minces, TiN est incapable de répondre aux exigences de coupe à haute température, coupe à haute vitesse, outils de coupe à sec, matrices et autres domaines de traitement mécanique en raison de la faible résistance à l'oxydation.

Le film mince TiAlN est un nouveau type de revêtement de film mince multi-composants développé sur la base de TiN. L'élément Al est ajouté au TiN pour former un film de TiAlN, et l'élément Al est facile à former de l'alumine à haute température, ce qui peut efficacement améliorer la résistance à l'oxydation à haute température du film. Les films TiAlN ont d'excellentes propriétés telles qu'une dureté élevée, une température d'oxydation élevée, une bonne dureté thermique, une forte adhérence, un faible coefficient de frottement et une faible conductivité thermique. TiAlN est donc considéré comme un nouveau matériau de revêtement plus prometteur que TiN. utilisé dans divers domaines.

Le film mince de TiAlN a été déposé par placage ionique multi-arc. L'effet de la polarisation d'impulsion et du rapport cyclique sur la microstructure du film mince de TiAlN a été étudié. Les conclusions suivantes peuvent être tirées:

(1) Avec l'augmentation de la polarisation d'impulsion et du rapport cyclique, les plus grandes particules sur la surface sont considérablement réduites et la morphologie de surface est meilleure.

(2) Le pic de tension de polarisation augmente et la vitesse de dépôt diminue. Lorsque le rapport cyclique est augmenté, le taux de dépôt augmente d'abord puis diminue. À un taux de service de 40%, le taux de dépôt est le maximum.

(3) Le pourcentage atomique de Al est principalement affecté par la valeur de crête de la polarisation d'impulsion et diminue avec l'augmentation de la tension de polarisation; le pourcentage atomique de Ti est principalement affecté par le rapport cyclique et diminue avec l'augmentation du rapport cyclique.

(4) Avec l'augmentation de la polarisation d'impulsion, la dureté du film augmente d'abord puis diminue, et avec l'augmentation du rapport cyclique, la dureté du film augmente d'abord puis diminue, et il y a des changements évidents dans la dureté du film .