高功率脉冲磁控溅射TiNb靶材等离子特性及其对薄膜性能影响研究

作者：陈畅子; 李延涛; 曾小康; 马东林; 姜全新; 冷永祥

来源：中国表面工程, 2022, 1-10.

• 高功率脉冲磁控溅射
• TiNb薄膜
• 离子原子到达比
• 力学性能
• 耐腐蚀性能

采用高功率脉冲磁控溅射技术（High Power Pulsed Magnetron Sputtering， HPPMS），通过改变TiNb靶材的峰值溅射功率在Si（100）和316L基体上沉积TiNb薄膜，利用等离子发射光谱（Optical Emission Spectroscopy， OES）研究峰值功率对基片前离子原子比的影响，采用X射线衍射技术 （X-Ray Diffraction， XRD）、扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope， SEM）、透射电镜（Transmission Electron Microscope， TEM）、纳米硬度计、球盘往复摩擦机以及电化学工作站等试验设备，研究Ti、Nb离子原子比对TiNb薄膜微观结构、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明：Ti和Nb离子原子比率随峰值功率增加而增加，在峰值功率为59.42 kW时Ti的离子原子比达到60%，Nb的离子原子比达到56.9%，离化原子比相对于峰值功率35.98 kW时增加1倍。不同峰值功率下制备的薄膜均出现BCC结构的 β-TiNb （110），β-TiNb （200） 和 β-TiNb （211） 衍射峰，薄膜以纳米晶存在，高的Ti、Nb离子原子比可以增加晶粒尺寸，降低TiNb薄膜残余压应力，引起薄膜的硬度、耐磨性以及耐腐蚀性能下降。

• 单位
  荆楚理工学院; 西南交通大学; 成都师范学院; 材料科学与工程学院