TiAlON涂层微观结构与光学性质研究

通过控制氧气与氮气流量比,使用反应磁控溅射技术在抛光硅片表面制备TiAlON涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、光谱椭偏仪(SE)分析氧氮比对涂层的微观结构与光学性能的影响。结果表明,TiAlON涂层具有与TiAlN涂层相同的面心立方结构(NaCl型)。随着溅射氧气分压的升高,涂层的柱状晶结构变得模糊。通过控制涂层的成分,TiAlON涂层的光学性质可由类金属特性向半导体特性以及陶瓷特性转变,说明TiAlON涂层具有可控的光学常数,可作为太阳能光谱选择性吸收涂层的候选材料。

氧气流量对电弧离子镀TiAlON涂层结构和性能的影响

目的探究氧气流量对电弧离子镀制备的TiAlON涂层结构和性能的影响。方法在高速钢表面,使用自制的电弧离子镀设备,在不同的氧气流量下制备了不同O含量的TiAlON涂层。采用EDS结合XPS对涂层的成分进行分析,采用XRD对涂层的晶体结构进行分析,采用SEM对涂层的表面形貌进行分析,采用努氏硬度表征了涂层的硬度,使用压痕法和划痕法对TiAlON涂层的结合强度进行分析,将样品在900℃条件下保温1h,对热处理后涂层的表面形貌和成分进行了分析。结果氧气流量从30mL/min增加到120 mL/min时,涂层中的O原子数分数从57.48%增加到62.32%。涂层中N含量极少,在1.51%以内。XRD结果表明,TiAlON涂层的主要组成物相为氧化钛,并以(200)晶面的取向占主导。随着氧气流量的增加,涂层表面的液滴和孔洞的数量和大小先增加后减少,涂层的硬度和结合强度受氧气流量的影响不大。涂层经过高温热处理后,当氧元素原子数分数低于60.55%时,涂层表面出现剥落、鼓包、基体元素扩散等现象,当氧元素原子数分数增加到61.20%时,在涂层表面未发现该现象。结论氧气流量与TiAlON涂层的抗高温氧化性正相关,氧气流量的增加改变了电弧放电状态,从而对表面质量有较大影响,涂层的硬度和结合强度受氧气流量的影响不大。