《表1 TiAlSiN涂层的沉积条件》

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《基底偏压对磁控溅射TiAlSiN涂层微观结构、力学性能及摩擦学性能的影响》

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利用UDP450型四靶非平衡磁控溅射系统在预处理后的M42高速钢表面沉积TiAlSiN涂层。基体材料尺寸为Φ35 mm×3 mm的M42高速钢片，所有基体表面均进行打磨抛光处理，直至表面粗糙度约为20 nm为止。经抛光后的样品再用乙醇超声清洗、干燥后置于炉腔。镀膜开始前，先将反应腔内压强抽至1.33×10-4Pa以下，并将试样加热至500℃，随后通入纯度为99.999%的氩气，施加-500 V偏压，Ar等离子清洗30 min，去除表面杂质。在镀膜过程中，氩气流速恒定在20 sccm、氮气流量通过压电陶瓷阀根据预设光发射谱强度（Optical emission monitor，OEM）动态调整，使反应腔内总压强保持在0.3 Pa。磁控管输入电源（Advanced Energy Pinnacle 6/6 kW）在调控电流模式下工作。靶-基间距设定为100 mm，同时，为保证镀膜均匀性，基底以15 rpm速率旋转。镀膜时，首先沉积约0.4μm Ti打底层，随后沉积约1.5μm的TiN结合层，然后为TiAlSiN过渡梯度层，最后再沉积外层TiAlSiN。在整个镀膜过程中，两只钛靶电流均设定为6 A；在沉积TiAlSiN过渡层时，铝靶和硅靶电流分别由0 A线性增加至4 A和1.5 A；在沉积最外层TiAlSiN层时，保持之前设置电流不变，分别设定负偏压为40、50、60、70、80 V。下文将以TiAlSiN-40、TiAlSiN-50、TiAlSiN-60、TiAlSiN-70、TiAlSiN-80代表不同偏压下沉积的涂层。详细制备工艺列于表1中。