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1、偏壓對(duì)鎂合金表面磁控濺射CrAlTiN膜層的影響陳迪春，蔣百靈(西安理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院陜西西安710048)摘要：使用閉合場(chǎng)非平衡磁控濺射離子鍍體系于鎂合金表面制備了CrAITiN膜層，檢測(cè)了膜層厚度和硬度，在掃描電子顯微鏡(SEM)下觀察了膜層的表面形貌和截面形貌，使用了X衍射儀分析了膜層的相組成。結(jié)果表明：薄膜組織為纖維狀柱狀晶組織，隨著偏壓增大，膜層表面致密性增強(qiáng)，顆粒頭部平滑，顆粒間孔洞減少；CrAlTiN薄膜具有與CrN相同的晶體結(jié)構(gòu)，在偏壓為40V時(shí)出現(xiàn)了(111)晶面的擇優(yōu)取向，在
2、60V時(shí)出現(xiàn)了(220)晶面的擇優(yōu)取向。關(guān)鍵詞：鎂合金；磁控濺射：偏壓：薄膜中圖分類號(hào)：TGl46．2；TGl74．444EffectofBiasonCrAITiNCoatingsonMagnesiumAlloybyMagnetronSputteringCHENDi—chun，JIANGBai-ling(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，Xi’anUniversityofTechnology,Xi’an710048，China)Abstract：Usingth
3、esystemofClosedFieldUnbalancedMagnetronSputteringIonPlating，theCrAlTiNcoatingsweredeposffedonthemagnesiumalloy,thethicknessandhardnessweretested，thecross—sectionandmorphologiesofcoatingswereobservedusingscanningelectronmicroscopy(SEM)．X—raydiffractionwas
4、usedtoanalyzethephaseconstitution．Theresultshowedthatthecoatingcompactnessboostingupandtheholediminishingoncoatingsurfacewiththeincreaseofbias；theCrystalstructureofCrAlTiNissimilartoCrN，preferred(111)orientationat40Vbiasand(220)orientationat60Vbias．Keywo
5、rds：Magnesiumalloy；MagnetronSputtering；Bias；coating鎂合金的輕質(zhì)和良好的減振性能已引起汽車及輕工機(jī)械等制造行業(yè)的廣泛關(guān)注fl。j，在加工手段和成型工藝日趨完善之后，鎂制品的市場(chǎng)開發(fā)已從最初的簡(jiǎn)單替代鋁或其它金屬制品向更能體現(xiàn)鎂合金自身特點(diǎn)的優(yōu)質(zhì)市場(chǎng)拓展，如轉(zhuǎn)速上萬甚至超過5萬轉(zhuǎn)的高速紡機(jī)、高速打印機(jī)及輕型印刷機(jī)傳輸桿等。此類部件的設(shè)計(jì)及選材除要求輕質(zhì)、減震外，還要求部件表面具有高的硬度和耐磨性能，然綜觀當(dāng)前所有的鎂合金表面處理技術(shù)，幾乎都以解決其耐蝕性為
6、主要目的【4．引，尚無適合鎂合金精密制品表面耐磨改性的處理技術(shù)。與PVD、CVD和多弧離子鍍等沉積技術(shù)相比，閉合場(chǎng)非平衡磁控濺射離子鍍具有沉積溫度低、膜層均勻、重復(fù)性好等特點(diǎn)，特別是沉積溫度可低至150℃，尤其適宜于在鎂合金這種低熔點(diǎn)、高活性金屬表面上進(jìn)行沉積改性【9,10]。如能通過磁控濺射離子鍍技術(shù)在鎂合金表面沉積一層高硬耐磨的CrAlTiN涂層，則有可能擴(kuò)展鎂合金在高檔制品領(lǐng)域的應(yīng)用空間。陳迪春(1979一)，江蘇人，助教，碩士。E～mail：chunzi79@sohu．tom本實(shí)驗(yàn)通過改變偏壓等
7、濺射參數(shù)研究采用閉合場(chǎng)非平衡磁控濺射于鎂合金表面沉積CrAlTiN這一硬質(zhì)膜的可能性。1實(shí)驗(yàn)方法1．1實(shí)驗(yàn)材料及沉積前處理試驗(yàn)材料為AZ31鎂合金，其化學(xué)成分為3％A1，0．2％Mn，1％Zn，余量為鎂。試樣尺寸為30mm×30mm×5mm。試樣前處理：首先用400#、1200#水砂紙打磨，然后用2500#金相砂紙拋光。拋光完畢后，用去離子水于超聲波容器中清洗30秒，最后用酒精脫水干燥。1．2沉積過程及鍍膜工藝參數(shù)確定沉積設(shè)備采用英國(guó)Teer公司的UDP450型閉合場(chǎng)非平衡磁控濺射離子鍍系統(tǒng)，靶材分布如
8、圖1所示，用氬氣作為濺射氣體，反應(yīng)氣體為氮?dú)猓粴鍤鉃R射壓力為4．0×10’3Torr，靶材與試樣間的距離為100mm。沉積過程為：(1)以一400V的偏壓進(jìn)行10分鐘離子清洗；《金屬熱處理》2005年第30卷增刊2ll(2)啟動(dòng)Cr靶并沉積10分鐘，沉積Cr層；(3)通入N2，OEM從88％過渡到65％，沉積CrN過渡層，時(shí)間30分鐘；(4)啟動(dòng)Al靶和Ti靶，沉積CrAlTiN膜層，OEM由65％到最終55％，沉積時(shí)間30分鐘。通過以上程
