Estudio sobre el proceso de deposición de (TiZr) N Hard Film

- Jun 12, 2018-


Este documento estudia principalmente el rango de fluctuación y la influencia del proceso de deposición de película dura (TiZr) N. Se investigan los efectos de los parámetros del proceso, como la corriente objetivo del cátodo y la velocidad del flujo de gas N2 en la microestructura y las propiedades de la película. Los estudios han demostrado que las fluctuaciones de los parámetros del proceso de deposición no tienen un efecto significativo sobre la microestructura y las propiedades mecánicas de la película. De modo que los parámetros del proceso de deposición de la película dura (TiZr) N tienen un amplio rango de fluctuación, y la ventana del proceso de deposición tiene una buena aplicabilidad.

 

La película dura (TiZr) N es un tipo de película dura y reactiva que es superior al TiN en términos de dureza, dureza roja y otras propiedades. Ha atraído amplios intereses de investigación en el hogar y en el extranjero en los últimos años. Estos estudios se centran principalmente en las relaciones Ti / Zr, los métodos de producción, las estructuras organizativas, etc. Sin embargo, hay pocos estudios sobre la adaptabilidad del proceso de deposición, y la película dura (TiZr) N no se ha aplicado ampliamente. Como una especie de película dura, la adaptabilidad de su proceso de deposición, o la ventana del proceso de deposición, tiene un significado práctico que no puede ignorarse en la aplicación de herramientas de recubrimiento y matrices de recubrimiento. Por lo tanto, en este trabajo, se estudia la adaptabilidad del proceso de dos películas duras (TiZr) N con una gran diferencia en la relación de distribución para determinar la idoneidad del proceso de deposición de película dura (TiZr) N.

 

Materiales de prueba y métodos de prueba

 

La técnica de galvano ión multi-arco se usó para producir películas duras (TiZr) N. Dos fuentes de arco con diferentes orientaciones y configuradas a 90 grados se utilizan para la deposición de arco simultánea. Una de las fuentes de arco es un objetivo de titanio comercialmente puro con una pureza del 99,9% o un blanco puro de zirconio; el otro es un objetivo comercial de aleación de titanio y zirconio con una pureza del 99,9%. La relación atómica del objetivo de aleación de titanio-zirconio es Ti: Zr = 50: 50. El bloque de acero pulido de alta velocidad se utilizó como sustrato. Antes de la deposición oficial de la película dura (TiZr) N, se realizó la limpieza del bombardeo iónico. Cuando el nivel de vacío de la cámara de recubrimiento alcanza 8.0 × 10-3 Pa y la temperatura alcanza 200 ° C, se cargó gas argón para que el grado de vacío en la cámara de recubrimiento alcanzara 2.5 × 10-1 Pa, luego dos fuentes de arco son encendido, la corriente de arco se mantiene a 55-56 A, el bombardeo iónico se realiza durante 10-12 min, el voltaje de polarización de bombardeo se incrementa gradualmente de 350 V a 400 V, y la deposición de la capa de transición metálica se realiza después de la limpieza del bombardeo. La presión de argón en la cámara de recubrimiento se mantiene en 2,0 × 10-1 Pa. Las corrientes de arco del blanco de titanio, el blanco de circonio y el objetivo de aleación de titanio y zirconio se establecen entre 55 A y 60 A, y el sesgo de la pieza de trabajo es 190 V a 200 V, el tiempo de deposición es de 5 minutos. Luego, se depositó la película dura (TiZr) N y la polarización de la deposición se ajustó a 160 ± 2V. El proceso de deposición específico de la película dura (TiZr) N se muestra en la Tabla 1.


Tabla 1. Parámetros del proceso de deposición

Muestra

Número

Corriente objetivo (A)

Ar Flow

(sccm)

N 2 Flow

(sccm)

Declaración

Tiempo / min

Ti Zr Ti-50Zr
A-1
58 60 - 20 80 45
A-2 55 62 - 10 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

 

Estudio sobre el proceso de deposición de (TiZr) N Hard Film

 

La morfología de la superficie, la morfología de la fractura y la composición de la película de la película dura (TiZr) N se analizan mediante un microscopio electrónico de barrido HITACHIS-3400N (espectro de energía). La estructura de fase de la película de TiZrN se determinó mediante el difractómetro de rayos X con la tarjeta de PDF electrónica Jade 6.5. La dureza de la superficie se prueba con el probador automático de microdureza de la torreta HXD-1000TMB / LCD con pantalla, carga de 10gf, tiempo de retención de carga de 20s. El comprobador de rendimiento de la superficie del material multifuncional (MFT-4000) comprueba la adherencia y el coeficiente de fricción.

 

Conclusión

 

En el proceso de depositar (TiZr) N película dura usando Zr target y Ti target combination o Zr target y Ti-Zr target combination, la fluctuación limitada de los parámetros del proceso como la corriente de arco catódica, el caudal de N2 y así sucesivamente no tendrá un efecto significativo sobre la composición de la superficie de la película, la microestructura de la película y las propiedades mecánicas de la película dura (TiZr) N. La película dura producida (TiZr) N tiene ventajas tales como alta dureza, fuerte adhesión, bajo coeficiente de fricción, etc. Y la ventana del proceso de deposición tiene una buena aplicabilidad.