HiPIMS制备TiB_2、TiBN涂层及其等离子体性质

作者：吴正涛; 叶榕礼; 李海庆; 王启民^*

来源：中国表面工程, 2022, 35(05): 228-235.

• HiPIMS
• TiBN
• 纳米复合
• 等离子体
• 离化能

高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)沉积制备TiBx时,涂层化学计量比x随HiPIMS脉冲宽度的减小而降低。采用原位等离子体质谱仪研究TiBx涂层的沉积等离子体性质,采用弹性反冲探测分析技术测量涂层元素组成,采用X射线衍射分析涂层相结构,采用X射线光电子能谱研究涂层键价结构,通过纳米压痕仪测试涂层力学性能。结果表明,减小HiPIMS脉冲宽度后出现气体稀释效应,加之Ti的一次离化能低于B,即Ti优先B发生离化,导致Ti+/B+离子束流比增大,从而降低TiBx涂层化学计量比x,揭示了TiBx涂层化学计量比演变机制。此外,在短HiPIMS脉冲宽度溅射TiB2靶材条件下,引入N2气体,当N2流量为10 mL/min、HiPIMS脉冲宽度为30μs时,成功制备出具有纳米晶TiN、TiB2复合结构特征的新型TiBN涂层,此TiBN涂层硬度及弹性模量分别为37.5 GPa、300 GPa,为具有优异力学性能纳米复合涂层的设计制备提供实验和理论指导。

• 单位
  广东工业大学; 安徽工业大学