Étude sur le processus de dépôt du film dur (TiZr) N
Jun 12, 2018| Cet article étudie principalement la gamme de fluctuation et l'influence du processus de dépôt de film dur (TiZr) N. Les effets de paramètres de processus tels que le courant de cible de cathode et le débit de gaz N2 sur la microstructure et les propriétés du film y sont étudiés. Des études ont montré que les fluctuations des paramètres du processus de dépôt n'ont pas d'effet significatif sur la microstructure et les propriétés mécaniques du film. Ainsi, les paramètres du procédé de dépôt du film dur (TiZr) N ont une large plage de fluctuation, et la fenêtre du processus de dépôt a une bonne applicabilité.
Le film dur (TiZr) N est une sorte de film réactif dur qui est supérieur à TiN en termes de dureté, de dureté rouge et d'autres propriétés. Il a attiré de nombreux intérêts de recherche au pays et à l'étranger au cours des dernières années. Ces études portent principalement sur les ratios Ti / Zr, les méthodes de production, les structures organisationnelles, etc. Cependant, il existe peu d'études sur l'adaptabilité du processus de dépôt, et (TiZr) N film dur n'a pas été largement appliqué. Comme une sorte de film dur, l'adaptabilité de son processus de dépôt, ou la fenêtre de processus de dépôt, a une signification pratique qui ne peut être ignorée dans l'application des outils de revêtement et des matrices de revêtement. Par conséquent, dans cet article, l'adaptabilité du procédé de deux films durs (TiZr) N avec une grande différence dans le rapport de distribution est étudiée afin de déterminer la pertinence du processus de dépôt de film dur (TiZr) N.
Matériaux d'essai et méthodes d'essai
La technique de placage ionique multi-arc a été utilisée pour produire des films durs (TiZr) N. Deux sources d'arc ayant des orientations différentes et configurées à 90 degrés sont utilisées pour le dépôt d'arc simultané. L'une des sources d'arc est une cible en titane commercialement pure avec une pureté de 99,9% ou une cible de zirconium pur; l'autre est une cible commerciale en alliage de titane et de zirconium d'une pureté de 99,9%. Le rapport atomique de la cible d'alliage titane-zirconium est Ti: Zr = 50: 50. Le bloc d'acier rapide poli a été utilisé comme substrat. Avant le dépôt officiel du film dur (TiZr) N, un nettoyage par bombardement ionique a été effectué. Lorsque le niveau de vide de la chambre de revêtement atteint 8,0 x 10-3 Pa et que la température atteint 200 ° C, le gaz d'argon est chargé pour que le degré de vide dans la chambre de revêtement atteigne 2,5 × 10-1 Pa, puis deux sources d'arc. allumée, le courant d'arc est maintenu à 55-56 A, le bombardement ionique est effectué pendant 10-12 min, la tension de polarisation de bombardement est progressivement augmentée de 350 V à 400 V et le dépôt de couche de transition métallique est effectué après nettoyage par bombardement. La pression d'argon dans la chambre de revêtement est maintenue à 2,0 x 10-1 Pa. Les courants d'arc de la cible en titane, de la cible en zirconium et de la cible en alliage titane-zirconium sont tous réglés entre 55 A et 60 A V à 200 V, le temps de dépôt est de 5min. Ensuite, le film dur (TiZr) N a été déposé et le biais de dépôt a été réglé à 160 ± 2V. Le procédé de dépôt spécifique du film dur (TiZr) N est présenté dans le tableau 1.
Tableau 1. Paramètres du processus de dépôt
Échantillon Nombre | Courant cible (A) | Ar Flow (sccm) | N 2 flux (sccm) | Déposition Temps / min | ||
| Ti | Zr | Ti-50Zr | ||||
| A-1 | 58 | 60 | - | 20 | 80 | 45 |
| A-2 | 55 | 62 | - | dix | 85 | 45 |
| A-3 | 55 | 58 | - | 0 | 90 | 45 |
| B-1 | - | 62 | 55 | 30 | 85 | 45 |
| B-2 | - | 60 | 58 | 20 | 100 | 45 |
| B-3 | - | 55 | 60 | 15 | 80 | 45 |
Étude sur le processus de dépôt du film dur (TiZr) N
La morphologie de surface, la morphologie de la fracture et la composition du film dur (TiZr) N sont toutes analysées par un microscope électronique à balayage HITACHIS-3400N (spectre d'énergie). La structure de phase du film TiZrN a été déterminée par le diffractomètre à rayons X avec la carte PDF électronique Jade 6.5. La dureté de surface est examinée par le testeur de microdureté de tourelle d'affichage d'affichage à cristaux liquides de HXD-1000TMB / LCD, charge de 10gf, temps de rétention de charge de 20s. Les coefficients d'adhérence et de frottement sont testés par le testeur de performance de surface multifonctionnel (MFT-4000).
Conclusion
Dans le processus de dépôt (TiZr) N film dur en utilisant Zr cible et combinaison cible Ti ou cible Zr et combinaison cible Ti-Zr, la fluctuation limitée des paramètres de processus tels que le courant d'arc cathodique, débit N2 et ainsi de suite n'aura pas un effet significatif sur la composition superficielle du film, la microstructure du film et les propriétés mécaniques du film dur (TiZr) N. Le film dur produit (TiZr) N présente des avantages tels qu'une dureté élevée, une forte adhérence, un faible coefficient de frottement, etc. Et la fenêtre de procédé de dépôt a une bonne applicabilité.