การศึกษากระบวนการตกตะกอนของฟิล์มแข็ง (TiZr) N

บทความนี้ศึกษาช่วงความผันผวนและอิทธิพลของกระบวนการสะสมฟิล์มแข็ง (TiZr) N ผลกระทบของพารามิเตอร์กระบวนการเช่นค่ากระแสแคโทดในปัจจุบันและอัตราการไหลของแก๊ส N2 ในโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติของฟิล์มจะถูกตรวจสอบอยู่ การศึกษาแสดงให้เห็นว่าความผันผวนของพารามิเตอร์กระบวนการสะสมไม่ได้มีนัยสำคัญต่อโครงสร้างจุลภาคและสมบัติเชิงกลของฟิล์ม ดังนั้นพารามิเตอร์การสะสมของฟิล์มแข็ง (TiZr) N มีช่วงความผันผวนที่มากและหน้าต่างกระบวนการการตกสะสมมีการบังคับใช้ที่ดี

(TiZr) N เป็นฟิล์มชนิดแข็งที่มีปฏิกิริยาสูงกว่า TiN ในแง่ของความแข็งความแข็งสีแดงและคุณสมบัติอื่น ๆ มันดึงดูดความสนใจในการวิจัยในประเทศและต่างประเทศในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การศึกษาเหล่านี้ส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่อัตราส่วน Ti / Zr, วิธีการผลิต, โครงสร้างองค์กรและอื่น ๆ อย่างไรก็ตามมีการศึกษาน้อยเกี่ยวกับการปรับตัวของกระบวนการสะสมและฟิล์มแข็ง (TiZr) N ยังไม่มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย ในฐานะที่เป็นฟิล์มแข็งการปรับตัวของกระบวนการสะสมหรือหน้าต่างกระบวนการสะสมมีความสำคัญในทางปฏิบัติซึ่งไม่สามารถละเลยในการใช้เครื่องมือเคลือบและแม่พิมพ์เคลือบ ดังนั้นในเอกสารฉบับนี้จึงได้มีการศึกษาความสามารถในการปรับตัวของฟิล์มแข็งสองชั้น (TiZr) N ที่มีอัตราส่วนการกระจายตัวที่แตกต่างกันเพื่อศึกษาความเหมาะสมของกระบวนการยึดเกาะฟิล์มแข็ง (TiZr) N

วัสดุทดสอบและวิธีทดสอบ

เทคนิคการชุบไอออนแบบหลายส่วนถูกใช้ในการผลิตฟิล์มแข็ง (TiZr) N แหล่งที่มาสองโค้งที่มีทิศทางที่แตกต่างกันและการกำหนดค่าที่ 90 องศาจะใช้สำหรับการสะสมอาร์คพร้อม ๆ กัน หนึ่งในแหล่งที่มาของเส้นโค้งเป็นเป้าหมายไททาเนียมบริสุทธิ์ในเชิงพาณิชย์ที่มีความบริสุทธิ์ 99.9% หรือเป็นเป้าหมายเซอร์โคเนียมบริสุทธิ์ อีกชิ้นหนึ่งเป็นโลหะผสมไททาเนียม - เซอร์โคเนียมเชิงพาณิชย์ที่มีความบริสุทธิ์ 99.9% อัตราส่วนอะตอมของเป้าหมายไทเทเนียม - เซอร์โคเนียมคือ Ti: Zr = 50: 50 บล็อกเหล็กขัดเงาความเร็วสูงถูกใช้เป็นพื้นผิว ก่อนที่จะมีการสะสมอย่างเป็นทางการของฟิล์มแข็ง (TiZr) N การล้างข้อมูลไอออนได้ดำเนินการแล้ว เมื่อระดับสูญญากาศของห้องเคลือบกลับมาถึง 8.0 × 10-3 Pa และอุณหภูมิถึง 200 องศาเซลเซียสแก๊สอาร์กอนจะถูกเรียกเก็บเพื่อทำให้ระดับความเป็นสูญญากาศในห้องเคลือบขึ้นเป็น 2.5 × 10-1 Pa จากนั้นแหล่งกำเนิดของแหล่ง เปิดใช้งานการเก็บรักษาด้วยเส้นโค้งที่อุณหภูมิ 55-56 A การทิ้งระเบิดด้วยไอออนจะดำเนินการเป็นเวลา 10-12 นาทีแรงดันไฟฟ้าการทิ้งระเบิดจะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จาก 350 V เป็น 400 V และจะมีการทับถมการเปลี่ยนชั้นของโลหะหลังการล้างข้อมูลการทิ้งระเบิด ความดันอาร์กอนในห้องเคลือบสีจะอยู่ที่ 2.0 × 10-1 Pa กระแสไฟตรงของเป้าหมายไทเทเนียมเป้าหมายของเซอร์โคเนียมและไทเทเนียม - เซอร์โคเนียมมีค่าทั้งหมดที่ 55 A ถึง 60 A และความอคติของชิ้นงานเท่ากับ 190 V ถึง 200 V เวลาในการตกตะกอนเท่ากับ 5 นาที จากนั้นจึงนำฟิล์มแข็ง (TiZr) N มาวางและได้รับความอลักเอาเอญจากการทับถมที่ 160 ± 2V ขั้นตอนการทับถมเฉพาะของฟิล์มแข็ง (TiZr) N แสดงไว้ในตารางที่ 1

ตารางที่ 1. พารามิเตอร์กระบวนการสะสม

การศึกษากระบวนการตกตะกอนของฟิล์มแข็ง (TiZr) N

ลักษณะทางสัณฐานวิทยาผิวรอยร้าวสัณฐานและองค์ประกอบฟิล์มของฟิล์มแข็ง (TiZr) N ถูกวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดแบบ HITACHIS-3400N โครงสร้างเฟสของฟิล์ม TiZrN ถูกกำหนดโดยเครื่องวัดค่าเอ็กซ์เรย์ด้วยเครื่องอ่านบัตรอิเล็กทรอนิกส์หยก 6.5 ความแข็งของพื้นผิวได้รับการทดสอบโดยเครื่องทดสอบความแข็งของเครื่องทดสอบความแข็งของเครื่อง HXD-1000TMB / LCD LCD ความเร็วในการโหลด 10gf เวลาในการเก็บประจุที่ 20 วินาที ค่าสัมประสิทธิ์การเกาะยึดและความเสียดทานได้รับการทดสอบโดยเครื่องทดสอบสมรรถนะของพื้นผิวของวัสดุหลายฟังก์ชั่น (MFT-4000)

ข้อสรุป

ในกระบวนการวางฟิล์มแข็ง (TiZr) N โดยใช้เป้าหมาย Zr และการรวมเป้าหมาย Ti หรือ Zr target และ Ti-Zr target combination ค่าความแปรผันของพารามิเตอร์กระบวนการเช่นค่ากระแส cathodic, อัตราการไหล N2 และอื่น ๆ จะไม่มี ผลกระทบที่มีนัยสำคัญต่อองค์ประกอบพื้นผิวของฟิล์มโครงสร้างจุลภาคของฟิล์มและสมบัติเชิงกลของฟิล์มแข็ง (TiZr) N ฟิล์มแข็งที่ผลิต (TiZr) N มีข้อดีเช่นความแข็งสูงการเกาะยึดที่แข็งแกร่งค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ ฯลฯ และหน้าต่างกระบวนการการตกสะสมมีการใช้งานที่ดี