MAO氧化層基TiNxOy薄膜顏色與性能的研究.pdf

1、本文采用微弧氧化與磁控濺射處理技術(shù)在鎂合金表面制備氧化鎂陶瓷層。TiN/TiNxOv沉積層結(jié)構(gòu)的具有多種顏色的復(fù)合薄膜。濺射過程中利用PEM控制N2通量,質(zhì)量流量計控制02通量,制備出不同氧含量、氮含量及厚度的TiNxOv層,以得到不同顏色的TiN/TiNxoy薄膜。采用SEM、EDS、XRD、分光密度計、電化學(xué)工作站、納米壓痕儀、劃格儀等分析復(fù)合薄膜的微觀形貌、成分、物相、顏色及性能,探討TiNxoy膜層的氧含量、氮含量及沉積層厚度等

2、關(guān)鍵工藝參數(shù)對薄膜顏色及性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:
　　隨02流量的增大及PEM特征單色輻射相對強度(p％)的降低,薄膜中N/O原子百分比都呈降低趨勢,即薄膜中N/O原子比主要受控于02通量。但這種改變對薄膜沉積層TiNxOv的主要物相沒有明顯的影響,薄膜的主要物相總是為TiN+TiO+Ti(N,O)晶體結(jié)構(gòu)。隨薄膜中N/O原子比的降低,薄膜顏色逐漸加深,亮度逐漸降低,用CIEl976(L*a*b*)色度空間表示顏色,a*值在

3、正半軸范圍內(nèi)逐漸減小,b*值由正半軸范圍逐漸減小到負半軸范圍,L*值在上半軸范圍內(nèi)減小。顏色隨薄膜中N/O原子比降低而變化的機理是薄膜中Ti+3/Ti+2的降低,使得d電子躍遷能量發(fā)生改變,薄膜吸收光的波長向長波方向移動,從而導(dǎo)致薄膜顏色的改變。
　　薄膜的硬度隨N/O原子比的降低逐漸減小,其原因是薄膜中TiN硬質(zhì)相的減小和Ti0相的增大。N/O原子比的改變對薄膜耐蝕性的影響較小,復(fù)合薄膜的耐蝕性整體比較差,可能是鎂合金基體一微弧

4、氧化氧化鎂陶瓷層.磁控濺射TiN/iNxOy沉積層的結(jié)構(gòu)發(fā)生了電偶腐蝕而誘發(fā)和加速整個膜層的腐蝕。復(fù)合薄膜的結(jié)合力隨N/O原子比的降低而逐漸增大,但整體結(jié)合力比較差,其原因是粗糙度較大的微弧氧化層上沉積的TiiN/TiNx0y層粗糙度也較大,導(dǎo)致涂層更易剝落。
　　隨沉積時間的增大薄膜厚度逐漸增大,厚度的變化對薄膜顏色及性能的影響不大。由不同沉積時間的TiN/TiNxOy層的表面及截面形貌結(jié)構(gòu)可以確定薄膜的生長模式,隨濺射靶材物質(zhì)