(TiFeCr)N多元膜的氧化行为.pdf

第1l卷第6期 中田有色金属学报 2001年t2月 iroll J No．6 The telel．a山 Dec2∞l ClalaeseJomna]ofNoaterroas [文章编号】1004—0609(2001)06—1064—05 (TiFeCr)N多元膜的氧化行为。 谢致薇1一，白晓军2，蒙继龙1，谢光荣2，胡社军2 1华南理工大学机艟电子工程系，广州510640；2．广东工业大学材料与艟源学院．广闸510643) 【摘要】研究丁同时加入Fe与cr进行改性的(TiFeCr)N多元膜的高温氧化行为。结果表明：当氧化温度高于 600℃时．这种多元膜的氧化增质均低于TiN膜；800℃氧化后膜层完整，役有出现类似TiN膜的局部脱落_现象。 基体对多元膜的氧化产物无明显影响，700℃氧化后两种基体上的多元膜均转变为n02(金红石)；但基体对TiN 膜的氧化产物却有明显影响，在cu基体上膜层的氧化产物由丁iq及少量Tbq组成，而玻璃基体上膜层的氧化 产物则由Ti，05及少量T-q组成。 [关键词】多元膜；离子镀；高温氧化 [中围分类号]TGl42．45 [文献标识码]A 随着科学技术的发展以及对材料使用要求的不 有试样的膜厚约0．8“m。高温氧化试验在箱式加热 断提高，早期在工具行业备受重视的TiN薄膜已向 炉中进行，试验时，将沉积了多元膜的铜试样(以 多元合金化和多层复台化的方向发展。添加合金元 素形成多元膜是提高TiN薄膜性能的有效方法之 一II“J。添加适当种类的台金元素不但可以改善 和玻璃试样(简写为TiN／玻璃)以及用作对比用的 TiN膜的室温力学性能，而且能显著提高其抗高温 纯铜试样放入炉内，分别加热到100，200，300． 氧化性能旧’”]，例如TiAIN和TiSiN多元膜在空 400，500，600，700和800℃后各保温1h，铜系列 气中的抗高温氧化温度达700℃以上，优于TiN膜 试样直接出炉空冷至室温，玻璃系列试样先在炉口 (600℃)。本文借助热重分析、x射线衍射分析等 缓冷10min，再出炉空冷至室温。观察两种试样表 方法，对同时加入Fe与cr进行改性的(TiFecr)N 面状态(色泽)的变化；测量铜系列试样氧化后的质 四元膜从100℃到800℃的氧化行为进行了研究。量变化以考察温度对氧化增质的影响；选取部分试 样进行x射线衍射分析．以便定性分析氧化过程相 1实验 结构和组成的变化。 本试验采用纯铜及普通玻璃(医用载玻片)作为 基体。纯铜试样尺寸为15mm×8mm×3mm，试样 mm× 表面经研磨抛光至镜面；玻璃试样尺寸为25 20mm×1 mm，表面不作任何研磨抛光处理。将上 述试样置于5％金属清洗剂溶液超声波清洗15 min，最后经酒精脱水吹干后入炉镀膜。在俄罗斯 引进的多弧离子镀膜机上沉积(TiFeCr)N多元膜以 及用于对比的TiN膜。沉积多元膜时，采用镶嵌式 组合靶，即在TI靶上均匀地镶嵌25颗直径为3 rmn的Fe．13％cr合金条(如图1所示)。经电子探 针(能谱仪)分析可知：沉积所得薄膜中金属元素的 含量为：6．89％Fe，1．97％Cr，余Ti。沉积TiN时， 采用与前者外径相同的纯钛靶。沉积工艺参数如 田1镶嵌靶结构示意图 下：偏压一400V，氮分压0．53Pa，时间0．5h，所 Fig．1SchemeofTi-(Fe+Cr)compositetarget o【收藕日期】