氮化鈦涂層屬于過渡金屬氮化物，具有高硬度、高耐熱性、低摩擦系數(shù)等優(yōu)質(zhì)的綜合力學(xué)性能，是被廣泛應(yīng)用于刀具和模具的耐磨改性涂層，也是目前工業(yè)研究和應(yīng)用中非常廣泛的涂層材料之一。氮化鈦涂層是通用型PVD涂層，常用的PVD 鍍膜技術(shù)有磁控濺射技術(shù)和電弧離子鍍技術(shù)。不同的鍍膜技術(shù)制備出來的氮化鈦涂層性能、形制也有所不同。多弧離子鍍制備的涂層結(jié)構(gòu)致密，附著力強(qiáng)，但制備過程中產(chǎn)生的噴濺顆粒會(huì)影響涂層表面的粗糙度；磁控濺射技術(shù)不存在濺射顆粒污染涂層表面的問題，但沉積速率較慢，不適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。下面。小編為大家分享一下不同鍍膜技術(shù)制備氮化鈦涂層的差異吧。

　　一、沉積速率

　　磁控濺射的沉積速率通常遠(yuǎn)小于電弧離子鍍，為了保證涂層厚度，磁控濺射技術(shù)制備氮化鈦涂層時(shí)會(huì)延長鍍膜時(shí)間。根據(jù)相關(guān)研究表明，磁控濺射制備氮化鈦涂層的沉積速率約為4～5nm/min，而電弧離子鍍制備氮化鈦涂層的沉積速率為40～80nm/min。后者的沉積速率遠(yuǎn)超前者。

　　二、表面形貌

　　電弧離子鍍制備的氮化鈦涂層表面通常會(huì)有許多白亮色的大顆粒，這是由于靶材在電弧高溫蒸發(fā)作用下產(chǎn)生的熔滴引起的，尺寸很不均勻。在沉積過程中，自鈦離子轟擊清洗樣品開始就有顆粒到達(dá)樣品表面，較小的隨著鍍膜過程的進(jìn)行而被埋入膜層內(nèi)，較大的只有部分埋入，較晚到達(dá)的則直接附著在膜表面。這些熔滴引起的顆粒不但影響膜表面光澤，還會(huì)降低薄膜性能，從而影響氮化鈦薄膜的表面質(zhì)量，在一定程度上限制了電弧離子鍍膜技術(shù)在制備精細(xì)膜和功能膜等方面的進(jìn)一步開發(fā)與應(yīng)用。

　　而在不同偏壓下，磁控濺射技術(shù)沉積的氮化鈦涂層成膜質(zhì)量良好，表面平整、致密。

不同鍍膜技術(shù)制備氮化鈦涂層有哪些差異

　　三、微觀結(jié)構(gòu)

　　磁控濺射方法制備的氮化鈦涂層呈結(jié)晶態(tài)，不施加偏壓時(shí)只能觀測到微弱的氮化鈦（220）峰，間接反映出偏壓對(duì)沉積速率存在一定影響。偏壓高時(shí)，離子所攜帶的能量高，沉積速率快；而偏壓為0 V時(shí)，氮化鈦涂層的(111)峰因厚度太小、衍射強(qiáng)度過低而無法觀測到。

　　電弧離子鍍制備的氮化鈦涂層樣品厚度較厚，因而XRD衍射結(jié)果中可以明顯觀察到來自涂層的衍射峰，分析結(jié)果表明氮化鈦涂層具有面心立方(fcc)結(jié)構(gòu)。

　　四、力學(xué)性能

　　力學(xué)性能主要包括表面硬度和彈性模量。硬度是薄膜的一個(gè)重要的力學(xué)性能參數(shù)，對(duì)耐磨性具有重要的影響。彈性模量是工程材料重要的性能參數(shù)，從宏觀角度來說，彈性模量是衡量物體抵抗彈性變形能力大小的尺度，從微觀角度來說，則是原子、離子或分子之間鍵合強(qiáng)度的反映。

　　應(yīng)用硬度測量計(jì)測量兩種鍍膜技術(shù)制備的氮化鈦涂層會(huì)發(fā)現(xiàn)，加載過程中，涂層首先發(fā)生彈性形變，隨著載荷的增加，涂層開始發(fā)生塑性形變，加載曲線呈非線性，當(dāng)壓頭達(dá)至壓痕深度峰值時(shí)，載荷也加大到峰值；卸載曲線反映了被測物體的彈性恢復(fù)過程，當(dāng)完全卸載后，僅彈性形變完全恢復(fù)，留下塑性形變壓痕。根據(jù)測量結(jié)果可知，因?yàn)橛捕扰c至大載荷成正比，所以電弧離子鍍制備的氮化鈦涂層硬度比磁控濺射制備的高。

　　磁控濺射技術(shù)制備的彈性模量遠(yuǎn)低于電弧離子鍍，這是因?yàn)殡娀‰x子鍍離化率高，涂層沉積時(shí)離子所攜帶的能量平均值高。高能離子在沉積過程中對(duì)先前生長的涂層具有轟擊作用，可以有效改善涂層的微觀組織結(jié)構(gòu)，從而有效提高涂層硬度。

　　以上就是不同鍍膜技術(shù)制備氮化鈦涂層的差異的相關(guān)內(nèi)容介紹。通過上述內(nèi)容可知，制備氮化鈦涂層的鍍膜技術(shù)主要是磁控濺射技術(shù)與電弧離子鍍技術(shù)，二者制備的氮化鈦涂層各有優(yōu)劣，總體來說，磁控濺射制備的氮化鈦涂層表面平整、致密，但沉積速率與硬度均低于電弧離子鍍制備的涂層。在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，我們要根據(jù)自身需求選擇合適的鍍膜技術(shù)。