氮化鈦涂層（TiN）是一種高硬度、耐腐蝕、應(yīng)用廣泛的PVD涂層，在上世紀(jì)就已經(jīng)投入實(shí)際應(yīng)用，應(yīng)用時間很長，主要用于切削刀具和其他耐磨、耐腐蝕零件。但是，涂層附著力較弱一直是困擾著廣大研究人員，涂層附著力弱會導(dǎo)致涂層與基體之間的剝落、開裂等現(xiàn)象，使得氮化鈦涂層失效，無法起到保護(hù)工具的作用。因此，在制備過程中要重視這一問題。氮化鈦涂層常用制備方法為多弧離子鍍技術(shù)和磁控濺射技術(shù)，下面，小編就為大家分享一下在氮化鈦涂層制備過程中，哪些工藝參數(shù)影響氮化鈦涂層附著力吧。

　　一、弧電流對涂層附著力的影響

　　隨著靶電流的增大，氮化鈦涂層與基體的結(jié)合力在一定范圍內(nèi)增大。當(dāng)電流為85A時，涂層附著力為42N；當(dāng)弧電流為95A時，涂層附著力為50N；當(dāng)弧電流為105A時，附著力增大到75N；但當(dāng)弧電流為120A時，涂層的附著力降為63N。

　　經(jīng)分析，當(dāng)弧電流較低時，濺射出來的鈦離子數(shù)量少、能量較低、形核率低，組織不夠致密。鈦原子需要長程擴(kuò)散才能夠覆蓋整個基體，膜基結(jié)合較差。當(dāng)弧電流增大時，濺射出來的鈦離子數(shù)量多，能量高，形核率高，組織趨于致密，鈦原子不需要長程擴(kuò)散就能覆蓋整個基體表面，涂層晶粒較小，與基體表面的原子結(jié)合強(qiáng)度高。但是當(dāng)弧電流繼續(xù)增大時，涂層表面出現(xiàn)過多的液滴，降低了涂層強(qiáng)度、硬度，導(dǎo)致涂層結(jié)合力下降。

氮化鈦涂層

　　二、沉積溫度對涂層附著力的影響

　　隨著溫度的升高，氮化鈦涂層與基體的結(jié)合力在一定范圍內(nèi)有所提高。當(dāng)溫度為150℃、200℃時涂層的附著力為45N左右；當(dāng)溫度為250℃時，附著力為48N；當(dāng)溫度為300℃時，結(jié)合力減小，為40N左右。

　　經(jīng)分析，沉積溫度較低時鈦原子活性較低，形核率較低，涂層表面致密性較差，縮孔較多，內(nèi)應(yīng)力較大，涂層與基體之間的附著強(qiáng)度較差；隨著沉積溫度的升高，鈦原子活性增強(qiáng)，擴(kuò)散能力增加，形核率增大，涂層表面致密性提高，縮孔減少，內(nèi)應(yīng)力降低，涂層與基體之間的附著強(qiáng)度提高。但當(dāng)沉積溫度超過4Cr13不銹鋼的回火溫度(250℃)時，由于基體的硬度降低，無法對涂層起到較強(qiáng)的支撐作用從而導(dǎo)致涂層的附著力降低。

　　三、偏壓對涂層附著力的影響

　　偏壓對于涂層的結(jié)合力影響，可歸納為：隨著偏壓的增加，一方面沉積粒子對基體表面原子具有較強(qiáng)的轟擊作用，有利于涂層與基體表面的結(jié)合，甚至形成偽過渡層，從而提高涂層的附著力；另一方面，在涂層形成過程中由于高能粒子不斷對涂層轟擊使得涂層的晶粒變小，形核密度增加，使涂層在較薄的情況下就可以連續(xù)成膜，因此涂層的附著強(qiáng)度增大。當(dāng)偏壓過大時，導(dǎo)致基體過熱，高能離子沉積時與基體界面的應(yīng)力過大以及嚴(yán)重的二次濺射使得涂層附著力下降。

　　以上就是哪些工藝參數(shù)影響氮化鈦涂層附著力的相關(guān)內(nèi)容介紹。通過上述內(nèi)容可知，弧電流、沉積溫度以及偏壓對氮化鈦涂層的附著力影響較大，在制備過程中要注意這三種參數(shù)，確保氮化鈦涂層的附著力足夠強(qiáng)，能夠起到保護(hù)作用。