弧源電流對(duì)TiN薄膜摩擦系數(shù)的影響
降低薄膜的摩擦系數(shù)將有助于提高其耐磨性，從而可以延長(zhǎng)工件的使用壽命。從以上結(jié)果及分析看，弧源電流對(duì)薄膜的表面質(zhì)量影響較大，因而對(duì)其摩擦系數(shù)也有重要影響。
圖7 是薄膜的摩擦學(xué)特性曲線及弧源電流與摩擦系數(shù)的關(guān)系圖。由圖可見(jiàn)，隨弧源電流的增大，薄膜的摩擦系數(shù)逐漸增大。大電流下，弧源靶溫度較高，產(chǎn)生的宏觀粒子和粒子團(tuán)較多，而且這些粒子或粒子團(tuán)攜帶較高的能量，從弧源靶到襯底(樣品)的遷移過(guò)程中不易被其它的粒子阻擋，同時(shí)到達(dá)襯底(樣品)表面時(shí)的溫度也較高，在表面上的擴(kuò)散快，因而薄膜的沉積速率較快，這些大顆粒的存在導(dǎo)致了最后鍍覆的薄膜表面比較粗造，顆粒較多且大。所以在相同的條件下，大電流鍍覆的TiN 薄膜的摩擦系數(shù)要大于小電流鍍覆的薄膜的摩擦系數(shù)。
a)I=40A；b)I=70A；c)I=80A；d)I=90A；e)拋光過(guò)的不銹鋼襯底；f)弧源電流與薄膜摩擦系數(shù)的關(guān)系
圖7 不同弧源電流鍍制的薄膜及拋光高速鋼的摩擦特性曲線
從薄膜的摩擦學(xué)特性曲線上可以看出，弧源電流為40 A 時(shí)鍍制的TiN 薄膜的摩擦力較低，但弧源電流增大時(shí)，由于熔滴數(shù)量增多，薄膜表面質(zhì)量下降，摩擦力增大。開(kāi)始由于震動(dòng)，所以有的曲線波動(dòng)較大，隨時(shí)間延長(zhǎng)，摩擦曲線逐漸趨于穩(wěn)定。
對(duì)比弧源電流40 A 鍍制的薄膜的摩擦力曲線與拋光高速鋼的摩擦力曲線, 可以看出，其摩擦力小于拋光高速鋼的摩擦力，小電流下鍍制的TiN 薄膜表面的熔滴顆粒小而少，粗糙度低;隨電流增大，鍍覆的TiN 薄膜的摩擦力都相應(yīng)增高，說(shuō)明大電流鍍覆的薄膜表面質(zhì)量下降。另外這些曲線還可以反映出，從剛開(kāi)始的不穩(wěn)定區(qū)過(guò)渡到穩(wěn)定區(qū)的曲線變化趨勢(shì)存在差異，I=40 A 時(shí)，過(guò)渡區(qū)十分短暫，拋光高速鋼的過(guò)渡區(qū)曲線較平坦光滑，而隨電流升高，過(guò)渡區(qū)的曲線變化也逐漸變的尖銳，這正如前面已討論過(guò)的，是薄膜表面熔滴顆粒的影響。
摩擦特性曲線的變化都有一定的規(guī)律，剛開(kāi)始時(shí)，薄膜表面受突然加力作用，熔滴顆粒受撞擊作用，由于這些熔滴顆粒只是附著在薄膜表面，因而容易被撞擊掉，此時(shí)反映出來(lái)的摩擦力較小，之后摩擦副與那些深埋在薄膜里面的大熔滴顆粒相互作用，這些熔滴顆粒不易被撞擊掉，因而摩擦力陡然升高，然后趨于穩(wěn)定。深埋在薄膜里的熔滴顆粒與弧源電流有關(guān)，弧源電流小，液滴顆粒少而小，因而埋在薄膜里面的熔滴顆粒少而小，這種薄膜具有較小的摩擦力，隨弧源電流增大，熔滴顆粒也增多、變大，因而摩擦力也增大。
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不同弧源電流TiN薄膜的表面形貌及其摩擦學(xué)性能研究
