退火对TiCN薄膜特性的影响
发布时间：2021-09-22 18:59
采用中频反应磁控溅射技术可使SrTiO3外延生长而形成TiCN薄膜,其具有疏油和疏水等特性。退火处理能消除TiCN薄膜中的柱状晶,细化晶粒。TiCN薄膜能在退火过程中获取能量继续生长,并通过薄膜与基底之间原子的相互扩散,降低薄膜的内应力,优化膜结构,减少缺陷,改善膜的表面质量,从而提高薄膜的疏水性和膜-基结合力。TiCN薄膜在350℃保温60 min退火后,表面均匀致密,发生二次生长,与水的最大接触角119.3°,比与油的接触角大10°,表面粗糙度最大值为284.3 nm,膜与基底的结合牢固。
【文章来源】：热处理. 2020,35(05)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１试验用退火炉??Ｆｉｇ．?１?Ａｎｎｅａｌｉｎｇ?ｆｕｒｎａｃｅ?ｕｓｅｄ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｔｅｓｔ??
体结构如图２所职０?ＴｉＣＮ不但硬度高，而且裔温下??具有良好的化学稳定性＾此外，ＴｉＣＮ还具有优良的??耐磨、耐腐蚀及抗氧化性能，因此在机械制造、汽车??及航空航天等领域应用越来越广泛。磁控溅射技术??（ＭＳ）是一种ＰＶＤＩ艺，常甩于】业镀膜。然而所??制备的薄膜的疏水性和疏油性均较差，且膜－基结??合力还有待提高３?ｇ前，对ＴｉＣＮ薄膜的研究大多??关：于＿硬度、耐磨和耐腐蚀性，对疏水、疏铀性能的??研究较少??图１试验用退火炉??Ｆｉｇ．?１?Ａｎｎｅａｌｉｎｇ?ｆｕｒｎａｃｅ?ｕｓｅｄ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｔｅｓｔ??？钛原子？碳或氮原子??图２?ＴｉＣＮ的晶体结构??Ｆｉｇ．２?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＴｉＣＮ??１退火温度对薄膜结构的影响??１．１成分??对经２５〇丈、３００?°Ｃ和３５〇?１退火的试样进行??Ｘ射线衍射检测，结果如图３所示。从圈３可以看??出，经不同温度退火后，ＴｉＣＮ薄膜的衍射峰强度明??显提高，说明ＴｉＣＮ薄膜在退火过程中发生了重结??晶，晶粒成长，退火能促进薄膜二次生长ｃ??图３还表萌，退火可使薄膜内部发生分子扩散，??晶粒长大的同时增大了薄膜的表面粗糙度，有利于??提鲁薄臆的疏油、疏水性能［３?］?＊??１．２表面形貌??对未经遐火和退火后的薄膜进行扫描电镜（ＳＥＭ）??检测和能谱仪（ＥＤＳ）分析，结果如图４和图５所示，??《热处理》??图３不同温度退火后ＴｉＣＮ薄膜的ＸＲＤ图谱??Ｆｉｇ．?３?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?ＴｉＣＮ?ｆｉｌｍｓ?ａｎｎｅａｌｅｄ??ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ??从图４可以看出，不同温
１０?－??０??＇?１?１?１?１?１??２５０?２７５?３００?３２５?３５０?３７５??退火温度／°Ｃ??图６?ＴｉＣＮ薄膜粒子直径随退火温度的变化??Ｆｉｇ．６?Ａｎｎｅａｌｉｎｇ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｖｅｒｓｕｓ?ｄｉａｍｅｔｅｒ?ｏｆ?ＴｉＣＮ?ｆｉｌｍ?ｐａｒｔｉｃｌｅ??图７未退火（ａ）和２５０?１（１３）、３００?ｔ＾ｃ）及３５０?ｔ＾ｄ）退火的ＴｉＣＮ薄膜与水的接触角??Ｆｉｇ．７?Ｃｏｎｔａｃｔ?ａｎｇｌｅｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｗａｔｅｒ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ＴｉＣＮ?ｆｉｌｍｓ?ｕｎ－ａｎｎｅａｌｅｄ（?ａ）?ａｎｄ?ａｎｎｅａｌｅｄ?ａｔ?２５０?Ｔｌ?（?ｂ）?，３００?＾?（?ｃ）?ａｎｄ?３５０?Ｔｌ?（?ｄ）??．此外未退火的和退火的ＴｉＣ＿Ｎ＿＿薄膜的油接触??角有差异，退火的ＴｉＣＮ薄膜与袖的接触角增犬了??１〇°：右右，疏油性优于未镀膜材料和未热处理的膜。??表１不同温度退火的ＴｉＣＮ薄膜与油的接触角??Ｔａｂｌｅ?１?Ｃｏｎｔａｃｔ?ａｎｇｌｅｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｏｉｌ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ＴｉＣＮ?ｆｉｌｍ??ａｎｎｅａｌｅｄ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ??退姻壞代??－??２５０??３００??３５０??油接触角，（’??７８．１??８２．４??８６．７??９０．２??２．２表面粗糖度??表面粗糙度的大小对膜的疏油、疏水性能有一??定露响，耝糙度越大．，：疏油、疏水性能越好Ｂ?用??ＴＲ２００型表面粗糙度仪进行测量ｆ在３５０丈退火的??ＴｉＣＮ薄膜表面粗糙度为２８屯３?ｎｍ，如表２所示。??表２不同温度退火的ＴｉＣＮ薄膜的表面粗糙度??
【参考文献】：
期刊论文
[1]退火工艺对AZ31B镁合金铸轧板组织和性能的影响[J]. 李建平,李志鹏,毛大恒,张彪. 中南大学学报(自然科学版). 2012(10)
博士论文
[1]AZ31表面纳米复合Ti/TiN/TiCxN1-x薄膜的结构与性能表征[D]. 李海涛.吉林大学 2016
硕士论文
[1]直流磁控溅射制备（Ti,Al）N薄膜相结构与划痕性能研究[D]. 马丽华.沈阳大学 2016
[2]TiCN基钢结硬质合金制备及热处理的研究[D]. 兰登飞.湖南工业大学 2016
[3]TiCN、TiN/TiCN薄膜的微观结构及耐蚀性能研究[D]. 孔令梅.辽宁工程技术大学 2015
[4]磁控溅射TiN薄膜疏油疏水性能研究[D]. 乜龙威.河北农业大学 2015
本文编号：3404229
【文章来源】：热处理. 2020,35(05)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１试验用退火炉??Ｆｉｇ．?１?Ａｎｎｅａｌｉｎｇ?ｆｕｒｎａｃｅ?ｕｓｅｄ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｔｅｓｔ??
体结构如图２所职０?ＴｉＣＮ不但硬度高，而且裔温下??具有良好的化学稳定性＾此外，ＴｉＣＮ还具有优良的??耐磨、耐腐蚀及抗氧化性能，因此在机械制造、汽车??及航空航天等领域应用越来越广泛。磁控溅射技术??（ＭＳ）是一种ＰＶＤＩ艺，常甩于】业镀膜。然而所??制备的薄膜的疏水性和疏油性均较差，且膜－基结??合力还有待提高３?ｇ前，对ＴｉＣＮ薄膜的研究大多??关：于＿硬度、耐磨和耐腐蚀性，对疏水、疏铀性能的??研究较少??图１试验用退火炉??Ｆｉｇ．?１?Ａｎｎｅａｌｉｎｇ?ｆｕｒｎａｃｅ?ｕｓｅｄ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｔｅｓｔ??？钛原子？碳或氮原子??图２?ＴｉＣＮ的晶体结构??Ｆｉｇ．２?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＴｉＣＮ??１退火温度对薄膜结构的影响??１．１成分??对经２５〇丈、３００?°Ｃ和３５〇?１退火的试样进行??Ｘ射线衍射检测，结果如图３所示。从圈３可以看??出，经不同温度退火后，ＴｉＣＮ薄膜的衍射峰强度明??显提高，说明ＴｉＣＮ薄膜在退火过程中发生了重结??晶，晶粒成长，退火能促进薄膜二次生长ｃ??图３还表萌，退火可使薄膜内部发生分子扩散，??晶粒长大的同时增大了薄膜的表面粗糙度，有利于??提鲁薄臆的疏油、疏水性能［３?］?＊??１．２表面形貌??对未经遐火和退火后的薄膜进行扫描电镜（ＳＥＭ）??检测和能谱仪（ＥＤＳ）分析，结果如图４和图５所示，??《热处理》??图３不同温度退火后ＴｉＣＮ薄膜的ＸＲＤ图谱??Ｆｉｇ．?３?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?ＴｉＣＮ?ｆｉｌｍｓ?ａｎｎｅａｌｅｄ??ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ??从图４可以看出，不同温
１０?－??０??＇?１?１?１?１?１??２５０?２７５?３００?３２５?３５０?３７５??退火温度／°Ｃ??图６?ＴｉＣＮ薄膜粒子直径随退火温度的变化??Ｆｉｇ．６?Ａｎｎｅａｌｉｎｇ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｖｅｒｓｕｓ?ｄｉａｍｅｔｅｒ?ｏｆ?ＴｉＣＮ?ｆｉｌｍ?ｐａｒｔｉｃｌｅ??图７未退火（ａ）和２５０?１（１３）、３００?ｔ＾ｃ）及３５０?ｔ＾ｄ）退火的ＴｉＣＮ薄膜与水的接触角??Ｆｉｇ．７?Ｃｏｎｔａｃｔ?ａｎｇｌｅｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｗａｔｅｒ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ＴｉＣＮ?ｆｉｌｍｓ?ｕｎ－ａｎｎｅａｌｅｄ（?ａ）?ａｎｄ?ａｎｎｅａｌｅｄ?ａｔ?２５０?Ｔｌ?（?ｂ）?，３００?＾?（?ｃ）?ａｎｄ?３５０?Ｔｌ?（?ｄ）??．此外未退火的和退火的ＴｉＣ＿Ｎ＿＿薄膜的油接触??角有差异，退火的ＴｉＣＮ薄膜与袖的接触角增犬了??１〇°：右右，疏油性优于未镀膜材料和未热处理的膜。??表１不同温度退火的ＴｉＣＮ薄膜与油的接触角??Ｔａｂｌｅ?１?Ｃｏｎｔａｃｔ?ａｎｇｌｅｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｏｉｌ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ＴｉＣＮ?ｆｉｌｍ??ａｎｎｅａｌｅｄ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ??退姻壞代??－??２５０??３００??３５０??油接触角，（’??７８．１??８２．４??８６．７??９０．２??２．２表面粗糖度??表面粗糙度的大小对膜的疏油、疏水性能有一??定露响，耝糙度越大．，：疏油、疏水性能越好Ｂ?用??ＴＲ２００型表面粗糙度仪进行测量ｆ在３５０丈退火的??ＴｉＣＮ薄膜表面粗糙度为２８屯３?ｎｍ，如表２所示。??表２不同温度退火的ＴｉＣＮ薄膜的表面粗糙度??
【参考文献】：
期刊论文
[1]退火工艺对AZ31B镁合金铸轧板组织和性能的影响[J]. 李建平,李志鹏,毛大恒,张彪. 中南大学学报(自然科学版). 2012(10)
博士论文
[1]AZ31表面纳米复合Ti/TiN/TiCxN1-x薄膜的结构与性能表征[D]. 李海涛.吉林大学 2016
硕士论文
[1]直流磁控溅射制备（Ti,Al）N薄膜相结构与划痕性能研究[D]. 马丽华.沈阳大学 2016
[2]TiCN基钢结硬质合金制备及热处理的研究[D]. 兰登飞.湖南工业大学 2016
[3]TiCN、TiN/TiCN薄膜的微观结构及耐蚀性能研究[D]. 孔令梅.辽宁工程技术大学 2015
[4]磁控溅射TiN薄膜疏油疏水性能研究[D]. 乜龙威.河北农业大学 2015
本文编号：3404229
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