张金林
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贺春林
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王建明
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杜兆富
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赵栋梁
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才庆魁
金属功能材料
采用直流反应磁控溅射方法在AISI304不锈钢和Si(100)表面沉积了TiN薄膜,利用场发射扫描电镜、X射线衍射仪和电化学技术研究了基体温度对TiN薄膜结构与电化学性能的影响.结果表明:TiN薄膜为柱状结构,表面平整、致密,但基体温度高于300℃时膜表面存在微裂纹.薄膜为面心立方结构δ-TiN并存在择优取向,室温和150℃时的薄膜择优取向为(111)晶面,300℃和450℃时为(200)晶面;基体为室温时薄膜厚度为0.63 μm,温度提高到150℃后膜厚增加到1μm左右,但继续升温对膜厚影响并不明显.薄膜在NaCl溶液中的腐蚀为点蚀,基体温度为150℃时的TiN薄膜具有最高的开路电位和点蚀电位以及最低的腐蚀速率,因此具有最佳的耐蚀性.
关键词:
反应磁控溅射
,
TiN
,
基体温度
,
微结构
,
电化学性能
曲彬
,
张金林
,
贺春林
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.12.007
利用直流反应溅射技术在不锈钢和硅基体上沉积了 TiN 纳米晶薄膜,采用场发射扫描电镜(FESEM)、X 射线衍射(XRD)和电化学阻抗谱(EIS)技术研究了薄膜的表面形貌、相结构和耐蚀性与偏压的关系。结果表明, TiN 薄膜的表面结构明显取决于所施加的偏压,适当提高偏压有利于获得细小、均匀、致密和光滑的膜层。XRD 分析发现,TiN 薄膜为面心立方结构,其择优取向为(111)面。实验显示,对应0 V 和-35 V 偏压的薄膜为欠化学计量比的,而偏压增加至-70 V 和-105 V 时的薄膜为化学计量比的 TiN。EIS 结果表明,较高偏压下的 TiN 薄膜几乎在整个频率范围内均表现为容抗特征,其阻抗模值明显高于低偏压下的膜层,这主要与较高偏压下的薄膜具有相对致密的微结构有关。较低偏压的 TiN 薄膜因结构缺陷较多其耐蚀性低于基体不锈钢。EIS 所揭示的薄膜结构特征与 FESEM 观测结果一致。可见,减少穿膜针孔等结构缺陷有利于改善反应溅射 TiN 纳米晶薄膜耐蚀性。
关键词:
TiN
,
纳米晶薄膜
,
反应溅射
,
微结构
,
耐蚀性
曲彬
,
张金林
,
贺春林
材料保护
基体偏压是影响磁控溅射TiNx薄膜结构和性能的关键因素,且TiNx薄膜的结构与其耐蚀性有极大的关系.利用直流反应磁控溅射技术,通过改变基体偏压在304不锈钢表面制备了具有结构缺陷和不同化学计量比的TiNx薄膜.采用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、电化学技术研究了TiNx薄膜的表面形貌、相结构和耐蚀性与偏压的关系.结果表明:TiNx薄膜的表面结构与偏压明显相关,适当的偏压有利于获得细小、均匀、致密和光滑的TiNx薄膜;TiNx薄膜为B1-NaCl型面心立方结构,其择优取向为(111)面,增加偏压有利于获得符合化学计量比的TiNx薄膜;致密、光滑和符合化学计量比的TiNx薄膜具有更低的腐蚀倾向;不同化学计量比的TiNx薄膜的腐蚀均为局部剥离,且与该处高密度结构缺陷相关;减少TiNx薄膜的针孔等结构缺陷对于提高其耐蚀性极为重要.
关键词:
TiNx薄膜
,
磁控溅射
,
偏压
,
膜微结构
,
耐蚀性
