《表3 形成Al和Ti的氧化物与氮化物的吉布斯自由能（G）值（298.15 K,0.1 MPa)》

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《氧气流量对电弧离子镀TiAlON涂层结构和性能的影响》

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对于在混合的活性气体中进行反应性电弧离子镀，沉积得到具有预期组成的多组分涂层是非常困难的，因为靶原子与相应的气体原子之间的反应吉布斯自由能（?G）的差异会导致它们选择性反应。对于本研究中的靶原子（Al、Ti）和气体原子（O、N），它们之间反应的?G列于表3中，可以看出，靶原子（Al、Ti）更容易与氧反应，而与氮反应的能力较弱，而铝显示出比钛更强的氧亲和力。显然，氧将在沉积过程中优先与靶原子反应。因此，在沉积过程中，氧气和氮气的流量比成为影响涂层组成的重要因素。有研究提出，为了在过渡金属氧氮化物涂层中添加N元素，氧气和氮气混合物中的氮气流量比应大于65%[14，19]。但是，在本实验中，氮气流量的比例远超过该值，而添加到涂层中的氮含量仍然不是很多。分析认为O和N是否可以掺入涂层中以及掺杂的含量，不仅与混合气体环境中氧气和氮气的流量比有关，还与气体的引入位置和气体的电离状态有关[11]。在该实验中，氧气在靠近辅助电离装置的沉积室顶部（图1）引入，而且氧的离解比氮的离解更容易，这些条件促进了氧与靶原子之间的选择性反应，导致掺入沉积涂层中的氮含量较低。