《表1 不同Al靶电流制得的Ti Al CN薄膜表面的化学成分 (原子分数)》

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《Al靶电流对复合离子镀TiAlCN薄膜组织结构与性能的影响》

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图1为2号（靶电流60 A）Ti Al CN薄膜的表面与断面SEM形貌。如图1a所示，采用复合工艺获得的Ti Al CN薄膜表面光滑、平整，具有致密的组织结构，但其表面仍存在大小不一、形状各异的颗粒、凹坑、针孔等缺陷，这是复合离子镀膜过程中离子溅射和颗粒喷射所形成的[8，9]。由于在镀膜时弧斑在钛靶和铝靶表面做无规则运动时，在高电弧温度下弧斑处的电流密度很大，在弧斑周围的一定区域内钛靶和铝靶熔化并以液滴的形式喷射出来，随之沉积到基体表面形成大颗粒，而且Al原子的第一电离能（577.4 kJ/mol）小于Ti原子的（685 kJ/mol），使Al原子更容易从靶材表面蒸发和喷射出来，影响薄膜生长。由于大颗粒与薄膜之间的热膨胀系数不同，大颗粒在表面脱落形成凹坑[10]。随着Al靶电流的增加，薄膜表面颗粒及凹坑数量减少，尺寸减小，在Al靶电流为60 A时，薄膜表面缺陷较少且分布均匀，表面更为平整致密，表面形貌得到改善。以2号样品为例，其薄膜的断面形貌（图1b）可以看到明显的分层结构，Ti/Ti N/Ti CN作为基体与Ti Al CN薄膜之间的中间过渡层提高了Ti Al CN薄膜与基体的结合力，整个断面结构较为清晰，断面连续均匀，无明显裂纹，薄膜总厚度在1.51μm左右。