ZL101A铝合金表面磁控溅射镀TiN薄膜的研究.pdf

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1、分类号：IQ!Z窆密级：公珏单位代码：!QQ墨鱼学号：2QQ墨2鲤ZLIO1A铝合金表面磁控溅射镀TiN薄膜的研究ResearchaboutCoatingTiNFilmbyMagnetronSpatteringOilZLlOlAAiuminumAiioySurface学位申请人：吴义志指导教师：孙维连教授学科专业：农业机械化工程学位类别：工学硕士授予单位：河北农业大学答辩日期：二O一一年六月四日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果

2、，也不包含为获得通j匕壅些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：关义．志签字日期：之Q【＼年多学位论文版权使用授权书月7日本学位论文作者完全了解逦j壁壅些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权洹j量壅些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：吴岗志签字日期：2

3、。11年舌月．7日学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：聊躲囹签字日期：2叭【年电话：邮编：，、b旯lL=iJ／llllIllfJllllllflllPlIIJfJIIllIlIJIlllIIllflllY1897222摘要ZLIOIA铝合金由于具有优良的铸造性能和力学性能，广泛地应用于汽车和摩托车轮毂制造业中。汽车和摩托车轻量化发展对ZLl01A铝合金的性能提出了更高的要求。由于具备较好的耐蚀性、耐磨性、耐高温性、低摩擦系数，良好的化学稳定性，较高的硬度，近年来氮化钛薄膜引起了国内外装饰等行业极大关注和研究兴趣。本研究以铝合金基体上沉积的氮化钛薄膜为研究对象

4、，以先进的中频非平衡磁控反应溅射技术为研究手段。使用MH．6型显微硬度计来完成显微硬度的测定；采用ZEISSEVO．18型扫描电镜测定试件表面TiN薄膜的厚度；采用YWX／Q．250型盐雾试验机测量氮化钛薄膜的耐蚀性；采用双管显微镜测量镀氮化钛薄膜后的试件表面粗糙度，在大量试验的基础上，综合分析氮化钛薄膜的性能参数和相应的工艺，得到以下结论：(1)在偏压电压180V、偏压占空比55％、弧电源电流85A、氮气流量45SCCM、本底真空度为1．0x10-3Pa的工艺条件下，一小时可以镀出厚度为950nm的TiN薄膜。(2)铝合金试件表面经过磁控溅射镀膜处理后，其显微硬度

5、比镀膜前提高，其中在偏压电压180V、偏压占空EL55％、弧电源电流85A、氮气流量45SCCM、本底真空度为1．0×10弓Pa的工艺条件下，表面硬度从58．8HV提高到75．9HV。(3)经辽盐雾买验可以发现，随看镀膜工艺的不同，铝合金基体经锾TiN膜后的耐蚀性相比镀TiN膜前的耐蚀性明显提高。其中在偏压电压180V、偏压占空比55％、弧电源电流85A、氮气流量45SCCM、本底真空度为1．0×10刁Pa的工艺条件下，可以镀出耐蚀等级达到10级的TiN薄膜。(4)氮化钛薄膜的表面粗糙度随着镀膜工艺的不用而不同，镀膜后试件表面粗糙度比镀膜前对应试件上的表面粗糙度更低

6、。其中在偏压电压180V、偏压占空LL55％、弧电源电流85A、氮气流量45SCCM、本底真空度为1．O×10弓Pa的工艺条件下，铝合金试件表面经过磁控溅射镀膜处理后，其表面粗糙度从镀膜前的3．568肛m减小到镀膜后的1．443m'n。(5)综合分析TiN薄膜的硬度、厚度、耐蚀性、表面粗糙度等性能，可以发现在偏压电压180V、偏压占空比55％、弧电源电流85A、氮气流量45SCCM、本底真空度为1．0×10弓Pa的工艺条件下，铝合金表面TiN薄膜综合性能最佳，可以在工业环境中被应用。关键词：中频溅射；氮化钛；真空镀膜；铝合金ResearchaboutCoatingT

7、iNFilmbyMagnetronSputteringOUZLl01AAluminumAHoySurfaceA“thor：耽M砌fSupervisor：SunWeilianMajor：MechanizationofAgricultureAbs仃actDuetoexcellentcastingperformanceandmechanicalproperties，ZLl01Aaluminumalloyhasbeenwidelyusedinautomobileandmotorcyclemanufacturing．Becauseofautomobileandmotorc