氮化钛制备工艺.doc

镀工艺顺序为：抽真空至 6.7×10-3Pa，通入 Ar 气，当炉内压强为 2.0Pa 时基体加载负偏压-800V，进行 Ar 气溅射清洗试件表面 10min。清洗后再次抽真空至 6.7×10-3Pa，打开钛靶对试样进行轰击。钛靶轰击不但有清洗活化试件表面的作用， 还可以加热试件， 并在试件表面形成一层纳米级的纯钛过渡层， 进一步提高基体和膜层之间的结合强度。 镀膜参数为：N2分压 0.8Pa，基体加载的负偏压 0～-500V，钛靶电流为 60A，铝靶电流为 60A，
交替沉积 TiN 和 TiAlN 膜层

2.4.1 辉光清洗原理及作用
尽管待镀工件的表面进行了严格的化学清洗处理，但化学清洗很难彻底消除工件表面的含油层，且经过化学清洗之后的工件表面还会留下很薄的残留物质，加上真空室内也绝非清洁，在真空离子放电过程中这些污处会出现异常的放电现象产生污点。所以要获得高质量的镀膜还需要对工件进行辉光离子轰击清洗。放入真空室内的试样，在经抽至底真空后，充氩气到 5~10Pa，在工件上加负偏压500~600V（2~3min）后升到 900V。使氩气在低压放电的情况下形成淡紫色等离子体辉光，同时在电场作用下，具有高能量的氩离子对工件进行轰击。辉光轰击清洗一般可以在炉内不产生放电现象时停止，它的主要作用是将工件表面吸附的气体，杂质原子以及工件表面层原子碰撞下来，即活化了金属表面以提高镀膜的结合力。另外，带有高能量的离子在轰击工件时，将能量传递给工件，使工件温度上升，起到了预轰击加热的作用。
2.4.2 弧光清洗原理及作用
辉光清洗结束后，氩气降至 2Pa 左右，在工件上加 900V 负偏压，点燃 Ti 靶，利用高能量金属离子对基体进行轰击。此时真空室内呈现蓝白色的光晕。其作用主要是[40]：
1）进一步轰击溅射清洗活化基体表面；2）使基体表面粗化产生缺陷，提高膜/基结合力；3）使基体温度升高，可以不用另设外加热源；
4）轰击离子可以在试样表面区产生非扩散型混合，形成共渗层，大大提高膜/基结合力。
该过程是轰击清洗和轰击加热同时进行的。由于在清洗的过程中使基体表面产生了粗化，因此对于要求表面光洁度的装饰镀膜控制好轰击时间是很关键的，轰击偏压也要稍微小一些。同时轰击时间过长，会导致温升过快，基体加热不均匀，多弧离子镀设备一般都另配外加热源。对于高速钢工件来说，镀膜温度上限不得超过 560℃，否则将会导致基体的硬度下降。所以，在轰击的时候尽可能多个蒸发源同时开启，在最短的时间内使工件表面达到要求的条件。