TiAlSi復(fù)合陰極放電及成膜工藝研究.pdf

1、涂層技術(shù)在刀具制造業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，涂層材料須具有硬度高、耐磨性好、耐熱耐氧化、摩擦因數(shù)低，以及與基體結(jié)合力強等要求。本文使用電磁冷坩堝設(shè)備熔煉TiAlSi靶材，應(yīng)用等離子體浸沒離子注入與沉積技術(shù)（PIIID）使用TiAlSi復(fù)合陰極靶材制備TiAlSiN涂層，并且使用PSM003質(zhì)譜儀對涂層制備過程中等離子體的成分進行測量。對TiAlSiN涂層制備過程中從靶材、等離子體到涂層各狀態(tài)的成分進行測試和對比，分析成分變化規(guī)律；研究不同工藝

2、參數(shù)對等離子體成分的影響情況。使用金相顯微鏡、XRD、EDS、顯微硬度、納米壓痕等分析測試手段對熔煉產(chǎn)物和涂層的金相組織、物相組成、成分組成、硬度等進行了分析。
　　使用水冷銅坩堝設(shè)備熔煉制備TiAlSi復(fù)合陰極靶材，坩堝內(nèi)物料全部熔化之后，將功率保持在42kW左右使坩堝內(nèi)熔體攪拌15min，可得到成分均勻的熔體，且熔煉產(chǎn)物成分與所加原材料成分基本保持一致，Ti元素含量有少量降低，Al、Si元素有少量增加。TiAlSi熔煉產(chǎn)物中有

3、Ti、Al、TiAl、Ti3Si5、Al3.21Si0.47、Al0.3Ti1.7、Al2.4Si0.6Ti等物相，且不同化學(xué)成分的熔煉產(chǎn)物中，物相種類沒有差別。硬度值分布在3300~3800HK范圍內(nèi)，數(shù)值具體大小與物相組成有關(guān)。
　　使用質(zhì)譜儀測得TiAlSi陰極等離子體的離子量分布圖，發(fā)現(xiàn)不同成分的TiAlSi陰極等離子中，離子種類基本相同，非金屬離子主要有N+、OH+、少量H2O+、Si+，金屬離子的存在形式主要有Ti+、

4、Ti2+、Al+，還有少部分Ti元素以TiN+形式存在。等離子體中Ti、Al、Si三種元素的相對含量與陰極成分相比，Ti元素含量明顯增加，Al、Si元素含量明顯降低。隨電流增加，等離子體中各離子量呈現(xiàn)增加趨勢，隨氣壓增加，等離子體中各離子量呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，對應(yīng)某一氣壓值存在峰值。
　　使用等離子體浸沒離子注入與沉積設(shè)備制備得到TiAlSiN涂層，涂層成分比較均勻，涂層成分中三種元素的相對含量與等離子體成分相比，Al、Si元