直流磁控溅射和高功率脉冲磁控溅射TiSiN涂层的结构与性能比较

作者：李林儒; 王振玉; 左潇; 刘林林; 黄美东; 柯培玲; 汪爱英^*

来源：表面技术, 2019, 48(09): 70-77.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.09.006

• 高功率脉冲磁控溅射
• TiSiN涂层
• 纳米复合
• 低应力
• 高硬度

目的对比研究HiPIMS和DCMS技术对涂层组织、结构与性能的影响,为不同磁控溅射技术制备硬质涂层提供理论依据与实验指导。方法在相同功率密度下,通过HiPIMS和DCMS技术分别制备Ti Si N涂层。通过X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、扫描探针显微镜(SPM)表征涂层的结构和形貌,并通过纳米压痕仪、划痕仪、UMT-3摩擦磨损试验机、电化学工作站表征涂层的力学、摩擦学和耐腐蚀性能。结果与DCMS制备的Ti SiN涂层相比,HiPIMS技术所制备的涂层表面更加光滑,结构更为致密,硬度提高了10%,且应力降低了35%,呈低应力高硬度特征,涂层的韧性和结合力也明显提高,膜基结合力由DCMS涂层的40N提高至50N。同时,涂层的耐磨和耐腐蚀性能得到提升,摩擦系数降低了18%,腐蚀电流密降低了将近1个数量级。结论与DCMS相比,HiPIMS技术在制备Ti SiN纳米复合涂层上具有显著优势,有效提高了涂层的综合使役性能。

• 单位
  天津师范大学; 中国科学院宁波材料技术与工程研究所; 中国科学院大学