双层辉光离子渗金属技术沉积氮化钛薄膜的微观结构研究
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收 稿 日期 作 者简介 ２ １ —ｌ ６ ０ １１ － ０
的特 点是 能够 在 基体 表 面形成 所需 厚 度且 结合 强度
陈 首 部 （９ ４ ） 男 ， 级 工 程 师 ， 究 方 向 ： 离 子 体 应 用 技 术 ， — ａ ： ｈ ｎｂ ４ ｓｈ ． ｏ １６ 一 ， 高 研 等 Ｅ ｍ ｉ ｃ ｅｓ６ ＠ ｏ ｕ ｃｍ ｌ
Ｃｈｅ ｏ ｂ Ｗｅ ｉｉ ｇ，ＨｅＸｉ ｎ ｎ Ｓｈ ｕ ｕ， ｉＳｈ ｌ ａｎ ａ ｇ，Ｓｕ ｎ ｌ ｕ ｎ Ｆｅ ｇ ｏ
（ ｏｌ ｅｏ ｌ ｔ ｎｃＩｆ ｍａ ｏ ｎ ｉ ｅｉｇ ｏ ｔ— ｅ ｔ ｌ ｎｖｒｉ ｒ ａｉ ａｉｅ ， ｈ ｎ ３ ０ ４， ｈｎ ） Ｃ ｌ ｇ ｆ ｅ ｒ ｉ ｎ ｒ ｔ ｎ Ｅ ｇ ｅ ｒ ；Ｓ ｕｈ Ｃ ｎｒ ｉｅｓ ｙｆ ｔ ｎ ｌ ｉ Ｗｕ ａ ０ ７ Ｃ ｉａ ｅ Ｅ ｃｏ ｏ ｉ ｎ ｎ ａＵ ｔ ｏ Ｎ ｏ ｔｓ ４
表 面 强化 ， 面制备 了 ＴＮ薄膜 的齿 轮 、 头 、 刀 、 表 ｉ 钻 拉 铣 刀 ， 以 显著提 高其 使 用 寿 命 ¨ ． 备 氮 化 钛 的 可 制 主 要方 法有 ： 学 气 相沉 积 法 （ Ｖ 和物 理 气 相 沉 化 Ｃ Ｄ）
积法 （ Ｖ 等 ． 已有 文 献 报 道 来 看 ， ｉ 膜 Ｐ Ｄ） 从 ＴＮ薄 的制 备 工 艺 主要 有 物 理 气 相 沉 积 （ Ｖ 如溅 射 沉 Ｐ Ｄ，
基金项 目
湖北省 自然 科学基金资助项 目（０ １ Ｄ ４ ８ ；中南 民族 大学学术 团队基金 资助项 目（ Ｔ ０ ０ ３ ｃ 央高校 ２ １Ｃ Ｂ １ ） Ｘ Ｚ ９０ ）； ｔ ｆ 基本科研业 务费专项资金资助项 目（ Ｚ １０ １ Ｃ Ｚ ０ ） １
Ｍ ｉ ｒ ｓ ｒ ｔ ｒ ｆ Ｔｉａ ｉ ｍ ｔ ｉ ｌ ｓ Ｐｒ ｐ ｒ ｄ ｂ ｕｂ ｅ Ｇ ｌ ｗ ｃ ｏ ｔｕ ｕ ｅｏ ｔ ｎｕ Ｎｉｒ ｄｅ Ｆｉｍ ｅ ａ ｅ ｙ Ｄｏ ｌ － ｏ Ｄｉｃ ｒ ｅ Ｐｌ ｓ ａ Ｓｕｒ ａ ｅ Ａｌｏ ｉ ｃ ｉ ｅ ｓ ｈａ ｇ ａ ｍ ｆ ｃ ｌ ｙ ｎｇ Ｔｅ ｈｎ ｑｕ
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氮化 钛 （ ｉ 为 面 心 立 方 结 构 ， 有 优 异 的机 ＴＮ） 具
积、 电子束 蒸发 沉积 等 ） 、 学 气 相Βιβλιοθήκη Baidu 积 （ Ｖ 、 化 Ｃ Ｄ） 等
上它被 用 于切 削刀 具 、 机械 部件 和 生 物 医 疗 器 械 的
有 工 艺过 程 简 便 、 作 温 度低 （ ８ 工 １０～５ ０ ℃ ） 应 用 ０ 、 范 围广等 优点 ， 也 存 在 着 ＴＮ 薄膜 与基 体 之 间结 但 ｉ 合强度 较 低 的 缺 陷 ， 时 难 以 满 足 应 用 条 件 的 要 有 求 ， 以 ， 所 探索 制 备 ＴＮ 的新 技 术 以及获 得 多层 、 ｉ 多元 ＴＮ硬 质 涂 层 已 经 成 为 目前 该 领 域 的 研 究 热 ｉ 点． 双层 辉光 离子 渗 金 属 技 术 是 一 种 新 型 的 表 面合 金化 技 术 Ｊ 与 Ｐ Ｄ 和 Ｃ Ｄ相 比 ， 技 术 最 显 著 ， Ｖ Ｖ 该
采用双层 辉光 离子渗金属技术 ， 在硬质合金基体表面上制 备 ｒ氮化钛 （ ｉ 薄膜 ， ＴＮ） 通过微观结 构和显微 硬
度 分 析 ， 究 了 基 体 温 度 对 ＴＮ薄 膜 性 能 的 影 响 ． 验 结 果 表 明 ： 有 ＴＮ 样 品 均 具 有 面 心 立 方 结 构 ， 且薄 膜 生 研 ｉ 实 所 ｉ 并
离 子体 辅 助化学 气 相沉 积 （ Ａ Ｖ 等 ， Ｐ Ｃ Ｄ） 它们 虽 然 具
一 ＿ 一 ～ 妻
械性 能 和化 学性 能 ， 高硬 度 、 摩擦 系 数 、 如 低 良好 的 耐磨 性 、 抗腐 蚀 性 和化学 稳定 性 ． 为一种 性 能优 良 作 的表 面改性 材 料 ， 许 多领 域 中广泛 应用 ， 如工 业 在 例
长的择优取 向 、 晶粒尺寸 、 晶面间距 、 晶格 常数 和微 观硬度 等 都 与基 体温 度 密切相关 ． 当基 体温度 为 ６ ０～７０℃ ５ ８
时 ，ｉ 膜 具 有 最小 的 晶 粒 尺 寸 （６ ９ｎ 和 最 大 的 显 微 硬 度 （２ ４Ｈ ． ＴＮ薄 ２ ． ｍ） ２ ０ Ｖ） 关键词 双层 辉 光 离 子 渗 金 属 技 术 ； 化 钛 薄 膜 ； 观 结 构 氮 微 Ｔ ５ ． 文献标识码 Ｇ１６ ８ Ａ 文章 编 号 １７ －３ １ ２ １ ） １０６ ４ ６２４ ２ （０ ２ ０ —０ ６ ） ５ 中图 分 类 号
Ｖ １ ３ｌ ｏ ． ＮＯ １ ． Ｍ ａ ． ０ｌ ｒ２ ２
双 层 辉 光 离 子 渗 金 属 技 术 沉 积 氮 化 钛 薄 膜 的微 观 结构 研 究
陈首部， 良， 翔， 韦世 何 孙奉娄
（ 中南 民族大学 电子信息工程学 院， 武汉 ４ ０ ７ ） ３０ ４
摘 要
ｊ一讨 ．ｍ～ ～～９ 一－ ＿ ～ ｍ＝ （ …ｃ一 ｎ ＿ Ｍｅ 蠹圣 Ⅲ 山． 一．｛ ～～ｌ ＿一一 曲 ～ 囊 ｙ耋 ｅ 叫墨 唧印ｂ 呈 ｌ ａ ｎ ０ 一 一 薹 舳 ． 啪 ．鲫 一髂 吨１ ～一 Ｄ㈣ ｔ 吖 ¨ ＝ ∞
第 ３ 卷第 １ １ 期
２１ ０ ２年 ３， ｊ
中南 民族 大 学 学 报 （ 自然 科 学 版 ）
Ｊ ｕ ａ ｆ Ｓ ｕ ｈ Ｃ ｎ ｒ ｌＵｎ ｖ ｒ ｉ ０ ｔｏ ａ ｉ ｅ （ ｔ ｃ ． ｉ ｏ ｏ ｒ ｌｏ ｏ ｔ － ｅ ｔ ｉ ｅ ｓｔ ｆ ｒＮａ ｉｎ ｌ ｉ ｓ Ｎａ Ｓ ｉ Ｅｄ ｔ ｎ） ｎ ａ ｙ ｔ ｉ
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陈 首 部 （９ ４ ） 男 ， 级 工 程 师 ， 究 方 向 ： 离 子 体 应 用 技 术 ， — ａ ： ｈ ｎｂ ４ ｓｈ ． ｏ １６ 一 ， 高 研 等 Ｅ ｍ ｉ ｃ ｅｓ６ ＠ ｏ ｕ ｃｍ ｌ
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表 面 强化 ， 面制备 了 ＴＮ薄膜 的齿 轮 、 头 、 刀 、 表 ｉ 钻 拉 铣 刀 ， 以 显著提 高其 使 用 寿 命 ¨ ． 备 氮 化 钛 的 可 制 主 要方 法有 ： 学 气 相沉 积 法 （ Ｖ 和物 理 气 相 沉 化 Ｃ Ｄ）
积法 （ Ｖ 等 ． 已有 文 献 报 道 来 看 ， ｉ 膜 Ｐ Ｄ） 从 ＴＮ薄 的制 备 工 艺 主要 有 物 理 气 相 沉 积 （ Ｖ 如溅 射 沉 Ｐ Ｄ，
基金项 目
湖北省 自然 科学基金资助项 目（０ １ Ｄ ４ ８ ；中南 民族 大学学术 团队基金 资助项 目（ Ｔ ０ ０ ３ ｃ 央高校 ２ １Ｃ Ｂ １ ） Ｘ Ｚ ９０ ）； ｔ ｆ 基本科研业 务费专项资金资助项 目（ Ｚ １０ １ Ｃ Ｚ ０ ） １
Ｍ ｉ ｒ ｓ ｒ ｔ ｒ ｆ Ｔｉａ ｉ ｍ ｔ ｉ ｌ ｓ Ｐｒ ｐ ｒ ｄ ｂ ｕｂ ｅ Ｇ ｌ ｗ ｃ ｏ ｔｕ ｕ ｅｏ ｔ ｎｕ Ｎｉｒ ｄｅ Ｆｉｍ ｅ ａ ｅ ｙ Ｄｏ ｌ － ｏ Ｄｉｃ ｒ ｅ Ｐｌ ｓ ａ Ｓｕｒ ａ ｅ Ａｌｏ ｉ ｃ ｉ ｅ ｓ ｈａ ｇ ａ ｍ ｆ ｃ ｌ ｙ ｎｇ Ｔｅ ｈｎ ｑｕ
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上它被 用 于切 削刀 具 、 机械 部件 和 生 物 医 疗 器 械 的
有 工 艺过 程 简 便 、 作 温 度低 （ ８ 工 １０～５ ０ ℃ ） 应 用 ０ 、 范 围广等 优点 ， 也 存 在 着 ＴＮ 薄膜 与基 体 之 间结 但 ｉ 合强度 较 低 的 缺 陷 ， 时 难 以 满 足 应 用 条 件 的 要 有 求 ， 以 ， 所 探索 制 备 ＴＮ 的新 技 术 以及获 得 多层 、 ｉ 多元 ＴＮ硬 质 涂 层 已 经 成 为 目前 该 领 域 的 研 究 热 ｉ 点． 双层 辉光 离子 渗 金 属 技 术 是 一 种 新 型 的 表 面合 金化 技 术 Ｊ 与 Ｐ Ｄ 和 Ｃ Ｄ相 比 ， 技 术 最 显 著 ， Ｖ Ｖ 该
采用双层 辉光 离子渗金属技术 ， 在硬质合金基体表面上制 备 ｒ氮化钛 （ ｉ 薄膜 ， ＴＮ） 通过微观结 构和显微 硬
度 分 析 ， 究 了 基 体 温 度 对 ＴＮ薄 膜 性 能 的 影 响 ． 验 结 果 表 明 ： 有 ＴＮ 样 品 均 具 有 面 心 立 方 结 构 ， 且薄 膜 生 研 ｉ 实 所 ｉ 并
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长的择优取 向 、 晶粒尺寸 、 晶面间距 、 晶格 常数 和微 观硬度 等 都 与基 体温 度 密切相关 ． 当基 体温度 为 ６ ０～７０℃ ５ ８
时 ，ｉ 膜 具 有 最小 的 晶 粒 尺 寸 （６ ９ｎ 和 最 大 的 显 微 硬 度 （２ ４Ｈ ． ＴＮ薄 ２ ． ｍ） ２ ０ Ｖ） 关键词 双层 辉 光 离 子 渗 金 属 技 术 ； 化 钛 薄 膜 ； 观 结 构 氮 微 Ｔ ５ ． 文献标识码 Ｇ１６ ８ Ａ 文章 编 号 １７ －３ １ ２ １ ） １０６ ４ ６２４ ２ （０ ２ ０ —０ ６ ） ５ 中图 分 类 号
Ｖ １ ３ｌ ｏ ． ＮＯ １ ． Ｍ ａ ． ０ｌ ｒ２ ２
双 层 辉 光 离 子 渗 金 属 技 术 沉 积 氮 化 钛 薄 膜 的微 观 结构 研 究
陈首部， 良， 翔， 韦世 何 孙奉娄
（ 中南 民族大学 电子信息工程学 院， 武汉 ４ ０ ７ ） ３０ ４
摘 要
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第 ３ 卷第 １ １ 期
２１ ０ ２年 ３， ｊ
中南 民族 大 学 学 报 （ 自然 科 学 版 ）
Ｊ ｕ ａ ｆ Ｓ ｕ ｈ Ｃ ｎ ｒ ｌＵｎ ｖ ｒ ｉ ０ ｔｏ ａ ｉ ｅ （ ｔ ｃ ． ｉ ｏ ｏ ｒ ｌｏ ｏ ｔ － ｅ ｔ ｉ ｅ ｓｔ ｆ ｒＮａ ｉｎ ｌ ｉ ｓ Ｎａ Ｓ ｉ Ｅｄ ｔ ｎ） ｎ ａ ｙ ｔ ｉ