マルチアークイオンプレーティングTiAlN薄膜の組成と構造に及ぼすパルスバイアス電圧の影響

- Apr 21, 2018-


TiAlN薄膜は、高速度鋼基板上にマルチアークイオンプレーティングによって堆積された。 バイアスピークの増加に伴い、表面の大きな粒子が徐々に小さくなり、コンパクトさが次第に良くなり、膜の硬度が高くなる。 堆積パラメータは、膜の組成に影響を及ぼす。 バイアスのピーク値は、フィルム中のAl含有量に有意な影響を及ぼすが、デューティ比は主にTi含有量に影響を及ぼす。


第一世代の硬質皮膜材料として、硬度が高く、摩擦係数が低く、導電率と熱伝導率が優れているため、切削工具の製造に広く使用されています。 しかし、薄膜材料の需要が高まるにつれて、TiNは高温耐性が低いため、高温、高速切削、乾式切削工具、ダイおよびその他の機械加工分野の要件を満たすことができません。


TiAlN薄膜は、TiNに基づいて開発された新しいタイプの多成分薄膜コーティングである。 Al元素はTiNに添加されてTiAlN膜を形成し、Al元素は高温でアルミナを形成しやすく、これにより膜の高温耐酸化性を効果的に改善することができる。 TiAlN膜は、高硬度、高酸化温度、良好な熱硬度、強固な密着性、低摩擦係数、低熱伝導率などの優れた特性を有しています。したがって、TiAlNはTiNよりも有望な新しいコーティング材と考えられており、さまざまな分野で使用されています。


TiAlN薄膜は、マルチアークイオンプレーティングによって堆積された。 TiAlN薄膜の微細構造に対するパルスバイアスとデューティ比の影響を調べた。 以下の結論を導くことができる:


(1)パルスバイアスおよびデューティ比の増加に伴い、表面上のより大きな粒子が顕著に減少し、表面形態が良好である。


(2)バイアス電圧のピークが高くなり、堆積速度が小さくなる。 デューティ比が増加すると、堆積速度が最初に増加し、次に減少する。 40%のデューティ比では、堆積速度は最大である。


(3)Alの原子百分率は主にパルスバイアスのピーク値の影響を受け、バイアス電圧の増加に伴い減少する。 Tiの原子百分率は主にデューティ比の影響を受け、デューティ比の増加とともに減少する。


(4)パルスバイアスの増加に伴い、最初に膜の硬度が上昇してから低下し、デューティ比が大きくなると膜の硬度が高くなり、膜硬度に明らかな変化が現れる。