柱弧离子镀制备ti_tin_ti(n,c)_tic黑色硬质膜

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1、万方数据真空科学与技术学报JOURNALOFVACUUMSCIENCEANDTECHNOIDGY(CHINA)第26卷第4期2006年7．8月柱弧离子镀制备Ti／TiN／Ti(N，C)／TiC黑色硬质膜马胜歌卜姜翠宁2，1．深圳国家863计划材料表面工程技术研究开发中心深圳518029；、＼2．深圳新南亚技术开发有限公司深圳518029，GrowthofBlackHardFilmsof吖驯田(N，C)／TiCbyCylindricalArcIonPlatingMaShenggel”andJiangCuini

2、n92／1．NationalR&DCenterforSurfaceEngineeringofChina，Shenzhen，518029，Ch／na；＼＼2．Shenzhen删NanyaTechnologyDevelopmentCo．，脚．，Shenzhen，518029，‰，AbstractMechanicalpropertiesandmicrostmcturesofblackhardfilmsofTi／TiN／Ti(N，C)／TiC，grownOHindustrialscalebycylinQi-cala

3、rcionplating011substrateswithdifferenthardnessusingourhomemadeapparatus．we糟tentativelypreliminarilycharacterized．Atadepo—sitionrateofO．78t,Hn／h．highdensityoflliⅡshapedislandwasobservedOHthesulfac髓．ThetroubleisthatthekIr【lnessofthesubstratesandtIlicknessoft

4、hemultilayerfilmsconsiderablyinterferewiththemeasuredresultsofitsmechanicalproperties．KeywordsBlackhardfilms，Cylindricalarcionplating，TiC，Multilayerfilms摘要利用自制的柱弧离子镀膜机，在不同硬度基体上制备了Ti／TiN／Ti(N，C)／TiC多层复合膜。膜呈深黑色，反射率小于14％，亮度值三’小于43，沉积速率约为0．78珊n／h，表面分布较多液滴缺陷。膜的

5、力学性能测试受基体硬度和膜层厚度影响较大，基体越硬、膜层越厚，膜的硬度以及与基体的结合力测试结果越大。YW2硬质合金基体上制备0．82肿的黑色硬质膜显微硬度日v(25。)=3229，结合力为26．70N。该设备和工艺已成功应用于工业生产。关键词黑色硬质膜柱弧离子镀TiC多层膜中图分类号：TB43文献标识码：A文章编号：1672-7126(2006)04-0290-05黑色硬质膜大都富含c，具有低反射率、高硬度、摩擦系数低等优点，已被广泛应用于有耐磨性要求的装饰领域。目前流行的黑色硬质膜主要包括TiC膜、Ti

6、(N，C)膜、Ti(C，O)膜、TiM(C，O，N)膜、C，N，膜和DIE膜u“J。结合市场需求，于上世纪80年代我国利用直流反应磁控溅射方法，结合柱状钛靶和辅助灯丝电离开发出了TiC黑色硬质膜生产设备和工艺，并大规模应用于手表制造等行业。虽然利用这种设备和工艺可以获得颜色较深的TiC黑色硬质膜，但存在成品率低的问题。主要是生产时为了得到深黑色的膜层，需通人大量含c气体在过反应态进行镀膜，柱状磁控溅射靶“中毒”快，镀膜工艺不稳定，产品质量强烈依赖于操作者的经验。利用多弧离子镀工艺制备TiC黑色硬质膜，工艺范

7、围宽旧'4J，但颜色不深，满足不了高档装饰镀市场需要。柱弧离子镀的弧源是细长圆柱结构，利用一个柱弧源就可以在比较大的范围内进行均匀镀膜bJ。通过合适的磁场控制，柱弧源还可以在比较小的弧流下稳定工作[5]5。柱弧离子镀的这些特点为稳定制备富c的TiC深黑色硬质膜提供了可能。本文利用自行研制的柱弧离子镀膜机，制备了多层膜结构的深黑色硬质膜，工艺范围宽、颜色深，已成功应用于工业产品。1实验1．1镀膜设备利用自行研制的1300型柱弧离子镀膜机，制备多层复合黑色硬质膜。镀膜室为立式圆桶形结构，镀膜室中心安装柱状电弧源

8、，可公、自转的工件架围绕镀膜室中心柱状电弧源进行布置。电弧源内部为旋转磁系统，在镀膜过程中，控制弧斑尽可能沿电弧源轴向运动，来保证靶材被均匀刻蚀，外部靶材收稿日期：2005．11-28基金项目：深圳市科技计划项目资金资助(No．2004．K1．117)*联系人：硕士，高级工程师，Tel：(0755)82055685，E—mail：mashengge@263．net万方数据第3期马胜歌等：柱弧离子镀制备Ti／TiN