偏压和氮分压对TiN膜层结构和膜/基体系性能的影响

摘要

采用多弧离子镀工艺在钛合金或低碳钢基材上制备TiN薄膜,研究了不同偏压及不同氮分压下制备的薄膜相结构、残余应力、膜/基体系硬度、膜/基结合及其摩擦磨损行为。结果表明:偏压影响TiN晶粒的择优取向,偏压绝对值越大则薄膜内部的残余应力也越大;偏压过高或过低都会降低薄膜与基材之间的结合强度,从而影响其摩擦学性能。氮分压上升,TiN熔滴粒度变大,Ti2N相减少,导致薄膜硬度提高;由过高或过低氮分压制备的膜/基体系在划痕试验中测得的临界载荷均较小;随着氮分压的增加,在试验范围内样品的摩擦因数下降但耐磨性并未获得预期的提高。