การศึกษาคุณสมบัติสีของการเคลือบ TiN ที่ทำด้วยเทคโนโลยีการเคลือบผิวแบบหลายชั้นของไอออน

เคลือบบาง TiN วางอยู่บนพื้นผิวของเหล็กกล้าไร้สนิม 3Cr13 โดยใช้เทคโนโลยีการเคลือบผิวแบบหลายชั้น ผลกระทบของอนุภาคขนาดใหญ่อัตราการไหลของไนโตรเจนและกระแสไฟฟ้าตามเป้าหมายต่อสมบัติสีของฟิล์มถูกตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดและเครื่องตรวจวัดสเปกตรัมสเปกตรัมที่มองเห็นได้ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าอนุภาคขนาดใหญ่ประกอบด้วยชั้นผลึกพื้นผิวชั้นกลางและชั้นของหยดและปริมาณอนุภาคขนาดใหญ่น้อยกว่าจะไม่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของสีของแผ่นฟิล์ม เมื่อเพิ่มอัตราการไหลของไนโตรเจนการสะท้อนของตัวอย่างมีแนวโน้มลดลงสีพิกัดสีแดง / สีเขียวค่า a * และสีเหลือง / สีน้ำเงิน b * เพิ่มขึ้นความสว่าง L * ลดลงดัชนี C * ab ความเข้มของสีเพิ่มขึ้นและ สี H * ab ลดลงฟิล์มสีค่อยๆเปลี่ยนจากสีเทาเงินเป็นสีเหลืองเข้ม อย่างไรก็ตามเมื่อเป้าหมายเพิ่มมากขึ้นมุมของ H * ab จะเพิ่มขึ้นค่าความเข้มของสี C * ab สีแดง / สีเขียวมีค่า a * และค่าสีเหลือง / สีน้ำเงิน b * ทั้งหมดลดลงฟิล์มสีจะค่อยๆเปลี่ยนจากสีเหลืองเข้ม เป็นเงินขาว การเปลี่ยนแปลงของกระแสเป้าหมายจะเปลี่ยนอัตราส่วนของไททาเนียมและสามารถชดเชยการเปลี่ยนแปลงของการไหลของไนโตรเจนได้

สแตนเลสตัวเองมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมทนต่อการสึกหรอและลักษณะอื่น ๆ ได้ตอนนี้ได้รับการใช้กันอย่างแพร่หลายในชีวิตประจำวันอุตสาหกรรมยานยนต์การก่อสร้างและอื่น ๆ พื้นที่มีการขยายตัวของพื้นที่ความต้องการเหล็กสแตนเลสสีเงียบ ๆ ออกมา เหล็กกล้าไร้สนิมสีไม่เพียง แต่เพิ่มสมบัติด้านการตกแต่งและศิลปะ แต่ยังช่วยเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อนและความต้านทานการสึกหรอของเหล็ก วันนี้การใช้เหล็กสแตนเลสสีมีมากขึ้นและกว้างขวางมากขึ้นและความต้องการมีมากขึ้นเรื่อย ๆ เทคโนโลยีการรักษาพื้นผิวของเหล็กกล้าไร้สนิมมีผลโดยตรงต่อการใช้และการพัฒนาสเตนเลสสีและยังมีคุณค่าทางปฏิบัติที่ดีและมีความสำคัญในทางปฏิบัติสำหรับการศึกษาการทาสีพื้นผิวสแตนเลส

ฟิล์ม TiN มีข้อดีคือมีความแข็งสูงความเฉื่อยของสารเคมีที่ดีสีที่ไม่ซ้ำกัน ฯลฯ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการเคลือบพื้นผิวที่ทนต่อการสึกหรอและการกัดกร่อนสารป้องกันการแพร่กระจายของเซมิคอนดักเตอร์และอุตสาหกรรมตกแต่ง การใช้เทคโนโลยีการชุบไอออนแบบมัลติอาร์คเพื่อผลิตแผ่นฟิล์มตกแต่งไทเทเนียมไนเตรดทองบนพื้นผิวโลหะมีข้อได้เปรียบของประสิทธิภาพในการผลิตสูงต้นทุนกระบวนการต่ำประสิทธิภาพของฟิล์มที่มีเสถียรภาพ ฯลฯ วิธีนี้ได้เข้าสู่ขั้นตอนการผลิตจริงแล้ว จุดประสงค์ของบทความนี้คือเพื่อศึกษาอิทธิพลของอนุภาคขนาดใหญ่การไหลของไนโตรเจนและกระแสเป้าหมายของสีของฟิล์ม TiN ตลอดจนกฎการเปลี่ยนแปลงเพื่อเป็นพื้นฐานในการทำไทเทเนียมไนไตรด์ เทคโนโลยีการเคลือบด้วยไอออนและการเพิ่มประสิทธิภาพของสีของฟิล์ม

1. เนื้อหาทดลอง

1. อุปกรณ์และวัสดุทดลอง

ในการทดลองนี้เครื่องเคลือบไอออนแบบหลายชั้นแบบ AIP-01 ใช้สำหรับเคลือบผิว เป้าหมายของสปัตเตอร์คือเป้าหมายของไทเทเนี่ยมที่มีความบริสุทธิ์ 99.9% ก๊าซทำงานคือแก๊สอาร์กอน (Ar) มีความบริสุทธิ์ 99. 99% ก๊าซปฏิกิริยาคือไนโตรเจน (N2) มีความบริสุทธิ์ 99.99% พื้นผิวเป็นเหล็กกล้าไร้สนิม 3Cr13 ที่มีขนาด 40 มม. × 20 มม. x 2 มม.

1. 2. วิธีการทดลอง

หลังจากเจียรและขัดพื้นผิวถูกล้างด้วยอัลตราโซนิกด้วยอะซิโตนและเอทานอลที่แน่นอนเป็นเวลา 15 นาทีตามลําดับแล้วนำไปวางในเครื่องเคลือบหลังจากอบแห้ง จากนั้นปั๊มสุญญากาศให้อยู่ในระดับอย่างน้อย 6.0 × 10-3 Pa และให้ความร้อนที่อุณหภูมิสะสม แก๊สอาร์กอนถูกอัดเพื่อทำงานแรงดันแล้วเริ่มต้นเป้าหมายโค้งแรกเพื่อเคลือบผิวด้านล่างของไททาเนียมบริสุทธิ์ในเวลา 5 นาที (กระบวนการดังแสดงในตารางที่ 1) แล้วปล่อยไนโตรเจนให้มัดฟิล์ม TiN

ตารางที่ 1 กระบวนการเคลือบไททาเนียมบริสุทธิ์

พื้นผิวของตัวอย่างถูกเคลือบด้วยพารามิเตอร์กระบวนการที่แตกต่างกัน (ฟลักซ์ของไนโตรเจนและกระแสเป้าหมาย) จากนั้นใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกล้องส่องทางไกลในการมองเห็นของ LEO-1530VP (FE-SEM) เพื่อสังเกตลักษณะทางสัณฐานวิทยาของฟิล์ม

คุณสมบัติสีของฟิล์ม TiN วัดโดยเครื่องวัดสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ UV / Vis Perkin Elmer Lambda 950 หมายถึงไฟประเภทที่ได้รับการแนะนำโดยคณะกรรมาธิการด้านการให้ความสว่างระหว่างประเทศ (CIE): ไฟมาตรฐาน A, C และ D65 การสะท้อนสเปกตรัมρ (λ) ของฟิล์มวัดด้วยเครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์จากนั้นจึงใช้ระบบวิเคราะห์ข้อมูลของตนเองเพื่อคำนวณค่าพารามิเตอร์สามมุมฉากของพิกัดสี LAB ภายใต้แสงส่องสว่างมาตรฐานสามตัวคือ L * a *, b * (L * = 0 สร้างสีดำและ L * = 100 หมายถึงสีขาว), * หมายถึงทิศทางสีแดงสีเขียว (L * = * * * * * * * * * * * * * * * * * + a * หมายถึงทิศทางสีแดง -a * หมายถึงทิศทางสีเขียว) และ b * หมายถึงทิศทางสีเหลืองสีน้ำเงิน (+ b * หมายถึงทิศทางสีเหลือง - b * หมายถึงทิศทางสีน้ำเงิน) สีพิกัด h * ab และดัชนีความเข้มของสี C * ab คำนวณโดยพิกัดสี ความเข้มของสี H * ab แสดงถึงความยาวคลื่นที่เด่นชัดและดัชนีความเข้มของสี C * ab แสดงถึงความบริสุทธิ์ของสี:

H ^* _ab = arctan (b ^* / a ^* ) (1)

C ^* _ab = (a ^{* 2} + b ^{* 2} ) 1/2 (2)

2. ข้อสรุป

(1) อนุภาคขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ประกอบด้วยชั้นหยดชั้นกลางและชั้นผลึก ชั้นผลึกสัมผัสกับพื้นผิว เมื่อจำนวนอนุภาคขนาดใหญ่มีขนาดเล็กอิทธิพลของสีของฟิล์มมีน้อย หากจำนวนอนุภาคขนาดใหญ่ใหญ่เกินไปอนุภาคขนาดใหญ่ที่ครอบคลุมฟิล์มความส่องสว่างและความสว่างของฟิล์มจะลดลง

(2) ฟิล์มไทเทเนียมไนไตรด์ที่มีสีตั้งแต่สีเงินถึงสีเหลืองเข้มสามารถทำได้ภายใต้สภาพการไหลของไนโตรเจนที่แตกต่างกัน เมื่ออัตราการไหลของไนโตรเจนเพิ่มขึ้นเส้นสะท้อนแสงจะลดลงแสดงให้เห็นถึงความสว่างของ L * และมุม H * ab และเพิ่มค่าสีแดง / สีเขียว a * ค่าสีเหลือง / สีน้ำเงิน b * และดัชนีความอิ่มตัว C * ab ในพื้นที่ LAB chromaticity

(3) ขณะที่กระแสเป้าหมายเพิ่มขึ้นจะทำให้ฟิล์มไทเทเนียมไนไตรด์มีสีตั้งแต่สีเหลืองเข้มจนถึงสีเงินขาวแสดงให้เห็นถึงการเพิ่มสี H * ab และดัชนีสี C * ab และลดค่าสีแดง / เขียว a * และค่าสีเหลือง / สีน้ำเงิน b * ในพื้นที่สี LAB เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของกระแสเป้าหมายสามารถเปลี่ยนอัตราส่วนอะตอมของไทเทเนียมและไนโตรเจนในฟิล์มเพื่อชดเชยการเปลี่ยนแปลงของอัตราการไหลของไนโตรเจน ดังนั้นระดับของ L * จะค่อยๆเพิ่มขึ้นในส่วนหน้าขณะที่กระแสเป้าหมายเพิ่มขึ้นและการลดลงของค่า L * ในส่วนหลังควรเกิดจากการสร้างอนุภาคขนาดใหญ่จำนวนมากและข้อบกพร่องอื่น ๆ ในฟิล์ม layer เป็นปัจจุบันเพิ่มขึ้นต่อไป