Estudo do Processo de Deposição do Filme Duro (TiZr) N

Este trabalho estuda principalmente a faixa de flutuação e a influência do processo de deposição de filmes duros (TiZr) N. Os efeitos dos parâmetros do processo, tais como a corrente alvo do cátodo e a taxa de fluxo de gás N2 na microestrutura e nas propriedades do filme, são investigados. Estudos mostraram que as flutuações dos parâmetros do processo de deposição não têm um efeito significativo na microestrutura e nas propriedades mecânicas do filme. Assim, os parâmetros do processo de deposição do filme duro (TiZr) N possuem um grande intervalo de flutuação e a janela do processo de deposição possui boa aplicabilidade.

O filme duro (TiZr) N é um tipo de filme reativo duro que é superior ao TiN em termos de dureza, dureza vermelha e outras propriedades. Ele atraiu extensos interesses de pesquisa em casa e no exterior nos últimos anos. Esses estudos enfocam principalmente as relações Ti / Zr, métodos de produção, estruturas organizacionais e assim por diante. No entanto, existem poucos estudos sobre a adaptabilidade do processo de deposição e o filme duro (TiZr) N não tem sido amplamente aplicado. Como uma espécie de filme duro, a adaptabilidade de seu processo de deposição, ou a janela do processo de deposição, tem significado prático que não pode ser ignorado na aplicação de ferramentas de revestimento e matrizes de revestimento. Portanto, neste trabalho, a adaptabilidade do processo de duas películas duras (TiZr) N com uma grande diferença na taxa de distribuição é estudada para determinar a adequação do processo de deposição de película dura (TiZr) N.

Materiais de Teste e Métodos de Teste

A técnica de multi-arc ion plating foi utilizada para produzir filmes duros (TiZr) N. Duas fontes de arco com diferentes orientações e configuradas em 90 graus são usadas para a deposição simultânea de arco. Uma das fontes de arco é um alvo de titânio comercialmente puro com uma pureza de 99,9% ou um alvo de zircónio puro; o outro é um alvo comercial de liga de titânio-zircônio com uma pureza de 99,9%. A proporção atómica do alvo da liga de titânio-zircónio é Ti: Zr = 50:50. O bloco de aço polido de alta velocidade foi usado como substrato. Antes da deposição oficial do filme duro (TiZr) N, foi realizada a limpeza com bombardeamento iónico. Quando o nível de vácuo da câmara de revestimento atinge 8,0 × 10-3 Pa e a temperatura atinge 200 ° C, gás argônio foi carregado para fazer o grau de vácuo na câmara de revestimento atingir 2,5 × 10-1 Pa, então duas fontes de arco são ligado, a corrente de arco é mantida a 55-56 A, o bombardeamento iónico é realizado durante 10-12 min, a tensão de bombardeamento é gradualmente aumentada de 350 V para 400 V e a deposição da camada de transição metálica é realizada após a limpeza com bombardeamento. A pressão de argônio na câmara de revestimento é mantida em 2,0 × 10-1 Pa. As correntes de arco do alvo de titânio, alvo de zircônio e alvo de liga de titânio-zircônio são todas ajustadas em 55 A a 60 A, e a polarização da peça é 190 V a 200 V, o tempo de deposição é de 5 min. Em seguida, o filme duro (TiZr) N foi depositado e o viés de deposição foi ajustado para 160 ± 2V. O processo de deposição específico do filme duro (TiZr) N é mostrado na Tabela 1.

Tabela 1. Parâmetros do processo de depósito

Estudo do Processo de Deposição do Filme Duro (TiZr) N

A morfologia da superfície, a morfologia da fratura e a composição do filme do filme duro (TiZr) N são todas analisadas por um microscópio eletrônico de varredura HITACHIS-3400N (espectro de energia). A estrutura de fase do filme de TiZrN foi determinada pelo difratômetro de raios-X com o cartão PDF eletrônico Jade 6.5. A dureza da superfície é testada pelo testador de microdureza de revólver automático HXD-1000TMB / LCD, carga de 10gf, tempo de retenção de carga de 20s. A adesão e o coeficiente de atrito são testados pelo testador de desempenho de superfície de material multifuncional (MFT-4000).

Conclusão

No processo de depósito (TiZr) N filme duro usando Zr alvo e Ti alvo combinação ou Zr alvo e Ti-Zr alvo combinação, a flutuação limitada dos parâmetros do processo, como corrente de arco catódico, N2 taxa de fluxo e assim por diante não terá um efeito significativo na composição superficial do filme, na microestrutura do filme e nas propriedades mecânicas do filme duro (TiZr) N. A película dura produzida (TiZr) N possui vantagens como alta dureza, forte adesão, baixo coeficiente de atrito, etc. E a janela do processo de deposição possui boa aplicabilidade.