基体温度对锆合金表面TiN涂层微观形貌与性能的影响

摘要

为了研究磁控溅射过程中基体温度对涂层结构和性能的影响。利用磁控溅射技术在Zr-4合金表面制备不同基体温度下的TiN涂层,用X射线衍射(XRD)技术分析涂层的物相成分和残余应力,采用扫描电子显微镜(SEM)表征涂层表面和截面的微观形貌,用划痕仪测量涂层与基体结合强度。研究结果表明:不同基体偏压下制备的涂层表面均匀但略微粗糙,且涂层表面存在一定数量的熔覆状颗粒和沟壑状褶皱;由涂层XRD衍射谱可知,不同基体加热温度制备的涂层各主要衍射峰所对应的晶体晶相都能较好地对应,随着基体加热温度的升高,TiN(111)晶相的衍射峰值逐步增大,TiN(200)晶相衍射峰值逐步减小;由扫描电子显微镜(SEM)结果可知,随基体温度的升高,涂层的膜厚和表面形貌均发生了明显的变化,基体温度为300℃时,涂层表面平整、光滑、起伏小,成膜质量最好;由划痕仪检测结果可知,偏压为300℃时,Zr-4合金基体与涂层的结合强度最好;由残余应力结果可知,基体温度为300℃时,涂层残余应力最小。