多弧离子镀与磁控溅射共沉积TiN/TiCN多层膜的高温抗氧化性能

赵瑞山¹，任鑫¹，王亮¹，宋晓龙²，许细健¹，刘伟¹

1. 辽宁工程技术大学材料科学与工程学院2. 辽宁工程技术大学机械工程学院

摘 要：TiN/TiCN多层膜的高温抗氧化性研究对于扩大其应用领域具有重要作用,但目前鲜见相关报道。采用多弧离子镀与磁控溅射技术以不同调制周期在304不锈钢表面共沉积TiN/TiCN多层膜。采用XRD、XPS、倒置显微镜及高温氧化试验研究了多层膜的高温抗氧化行为。结果表明:TiN/TiCN多层膜表面光滑平整、均匀致密,薄膜主要为具有Ti-（C,N）键的fcc-TiN结构;随着调制周期的减小,TiN/TiCN多层膜生长取向发生转变,且具有（111）晶面生长织构;随着氧化温度的升高,多层膜的显微硬度逐渐降低,氧化增重速率不断增大,且在700℃之后变化速率较快,薄膜的开始氧化温度约为750℃;随着调制周期的减小,多层膜TiN与TiCN界面层数量增多,促使晶粒细化,提高了其致密性,还隔断了缺陷贯穿薄膜的连续性,显著降低了薄膜的孔隙率,致使O原子扩散困难,增强了薄膜的高温抗氧化性能。

关键词：多弧离子镀;磁控溅射;TiN/TiCN多层膜;304不锈钢;调制周期;高温抗氧化性能;