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《tin及sin薄膜的制備及其性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、西南交通大學碩士研究生學位論文第l頁摘要本論文采用非平衡磁控濺射技術制備出不同成分、結構和性能的Ti—N，面幣N多層膜和SiNx薄膜。利用AMBIOSXP．2臺階儀測量薄膜的厚度。使用x射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)、紅外吸收光譜(FAIR)、掃描電鏡(SEM)對薄膜的結構和成分進行了表征。采用CSEM球盤摩擦磨損實驗機、HXD-1000knoop顯微硬度儀、WS-92劃痕試驗機等研究了薄膜的機械性能。由于薄膜的應用場合不同，不同的薄膜采用不同的方法評價其耐腐蝕性能。重點研究了氮氣和氨氣分壓比(P—z／P^r)和基體偏壓的變化對Ti-N薄膜結構和性能的影響；調(diào)制周期對T
2、i／TiN多層膜結構和性能的影響；氮氣和氬氣分壓比(P—z／P^r)的變化對SiNx薄膜結構和性能的影響。不同氮氣和氬氣分壓比(Pwz／P^，)和基體偏壓下制備出了不同結構和性能的氮化鈦薄膜，結果表明，采用非平衡磁控濺射技術制備出了致密的氮化鈦薄膜，當h：／P^r較小時，氮化鈦薄膜中存在Ti2N相，隨著h。／PAr的增大氮化鈦薄膜中TizN相逐漸減少，主要以TiN相存在。Ti2N相的存在有效提高了氮化鈦薄膜的硬度和耐磨損性能。由于TiN具有高硬度，出色的耐磨損性和化學穩(wěn)定性而被廣泛應用于機械工程方面，但是采用物理氣相沉積技術制備的TiN薄膜往往存在明顯的柱狀晶結構，這些柱狀晶之間的分界
3、處容易導致TiN薄膜的失效。多層膜結構可以解決這個問題，因為多層膜結構中的界面可以有效阻止柱狀晶的生長。調(diào)制周期是影響多層薄膜性能的最主要的因素。本文采用非平衡磁控濺射技術制備了100nm～350nm調(diào)制周期的Ti廠nN多層薄膜。結果顯示，不同調(diào)制周期下制備的枷N多層薄膜呈現(xiàn)出了很好的周期性。隨著調(diào)制周期的減小，Ti／TiN多層西南交通大學碩士研究生學位論文第ll頁薄膜的生長變得更加致密，晶粒更加細小。硎N多層薄膜的顯微硬度和耐磨損性能也隨調(diào)制周期的減小而增強。3％NaCl溶液中的電化學腐蝕實驗顯示在不銹鋼基體表面制備Ti／TiN多層薄膜可以提高基體的耐腐蝕性能。高溫水蒸氣循環(huán)實驗結果
4、表明，TifFiN多層薄膜的耐腐蝕性能隨著調(diào)制周期的減小而減弱。非平衡磁控濺射技術在鈦合金(Ti6Al。v)表面沉積SiNx薄膜，研究結果表明，隨著PN胛Ar的增加，Si—N鍵的含量增加，吸收峰(870～930cml)向高波數(shù)偏移，吸收峰(475～490c酊11的峰強增加。SiNx薄膜的顯微硬度、耐磨性隨著PN2／PAr的增加而增加，當PN2／Pm"增加到0．25時，薄膜硬度、耐磨性開始隨著PN2／PAr的增加有下降趨勢。薄膜與基體之間的膜／基結合力的測試結果表明薄膜與基體結合力較好，薄膜的脆性隨著Pro／PAr的增加而增加。關鍵詞：氮化鈦；氮化硅；多層膜；非平衡磁控濺射；機械性能；耐
5、腐蝕性能西南交通大學碩士研究生學位論文第1II頁AbstractTitaniumnitride，Ti／TiNmultilayerfilmsandsiliconnitridewithdifferentcomposition,microstructure，mechanicalandcorrosionresistancepropertiesweresynthesizedbyunbalancedmagnetronsputtering．ThefilmsthicknesswastestedbyAMBIOSXp-2profilemeter．Themicrostructureandcompositio
6、nwerecharacterizedwithX—mydiffraction(XRD)，X-rayphotoelectronspectroscopy(XPS)，F(xiàn)ourierTransformInfraredSpectroscopy(FTIR)spectroscopyandscanningelectronmicroscopy(SEM)．Themechanicalproperties，such嬲microhardness，wearresistanceandtheadhesionstrengthbetweenfilmsandsubstrate，werecharacterizedwithHXD
7、～1000microhardnessmeter,CSEMpin-on-diskweartestapparatusandWS．97scratchtester．T1lecorrosionresistanceoffilmsWascharacterizedwithdifferentmethodbecauseofthedifferentapplicationofthefilms．TheeffectoftheN2andArpartialpressurera
