偏壓對離子源輔助Hi PIMS制備納米TiN薄膜力學性能和耐蝕性能的影響

摘要：為提高磁控濺射制備薄膜的致密度,減少結構缺陷,研究薄膜顯微結構對硬度、韌性及耐蝕性能的影響,嘗試在改變離子源和基材偏壓的條件下,采用離子源輔助HiPMIS技術在304不銹鋼和P型(100)晶向硅片上制備TiN納米薄膜。采用掃描電子顯微鏡、小角X射線衍射儀對薄膜的形貌和晶體結構進行分析;采用納米壓痕儀和維氏硬度計分別測量計算薄膜的硬度和韌性,并通過電化學工作站對薄膜的耐蝕性能進行檢測。結果表明:隨著偏壓的增加以及離子源的引入,離子的轟擊效應增強,薄膜的沉積速率下降,致密度增加。偏壓為-200 V時,薄膜的硬度達到最大值16.2 GPa,且對應的晶粒尺寸最小,(111)晶面衍射峰的強度最高。離子源的加入使所制備薄膜的硬度略有下降。此外,隨著偏壓的增加,薄膜的韌性和耐腐蝕性能也有一定提高。