氮化钛涂层（TiN）是一种高硬度、耐腐蚀、应用广泛的PVD涂层，在上世纪就已经投入实际应用，应用时间很长，主要用于切削刀具和其他耐磨、耐腐蚀零件。但是，涂层附着力较弱一直是困扰着广大研究人员，涂层附着力弱会导致涂层与基体之间的剥落、开裂等现象，使得氮化钛涂层失效，无法起到保护工具的作用。因此，在制备过程中要重视这一问题。氮化钛涂层常用制备方法为多弧离子镀技术和磁控溅射技术，下面，小编就为大家分享一下在氮化钛涂层制备过程中，哪些工艺参数影响氮化钛涂层附着力吧。
一、弧电流对涂层附着力的影响
随着靶电流的增大，氮化钛涂层与基体的结合力在一定范围内增大。当电流为85A时，涂层附着力为42N；当弧电流为95A时，涂层附着力为50N；当弧电流为105A时，附着力增大到75N；但当弧电流为120A时，涂层的附着力降为63N。
经分析，当弧电流较低时，溅射出来的钛离子数量少、能量较低、形核率低，组织不够致密。钛原子需要长程扩散才能够覆盖整个基体，膜基结合较差。当弧电流增大时，溅射出来的钛离子数量多，能量高，形核率高，组织趋于致密，钛原子不需要长程扩散就能覆盖整个基体表面，涂层晶粒较小，与基体表面的原子结合强度高。但是当弧电流继续增大时，涂层表面出现过多的液滴，降低了涂层强度、硬度，导致涂层结合力下降。
氮化钛涂层
二、沉积温度对涂层附着力的影响
随着温度的升高，氮化钛涂层与基体的结合力在一定范围内有所提高。当温度为150℃、200℃时涂层的附着力为45N左右；当温度为250℃时，附着力为48N；当温度为300℃时，结合力减小，为40N左右。
经分析，沉积温度较低时钛原子活性较低，形核率较低，涂层表面致密性较差，缩孔较多，内应力较大，涂层与基体之间的附着强度较差；随着沉积温度的升高，钛原子活性增强，扩散能力增加，形核率增大，涂层表面致密性提高，缩孔减少，内应力降低，涂层与基体之间的附着强度提高。但当沉积温度超过4Cr13不锈钢的回火温度(250℃)时，由于基体的硬度降低，无法对涂层起到较强的支撑作用从而导致涂层的附着力降低。
三、偏压对涂层附着力的影响
偏压对于涂层的结合力影响，可归纳为：随着偏压的增加，一方面沉积粒子对基体表面原子具有较强的轰击作用，有利于涂层与基体表面的结合，甚至形成伪过渡层，从而提高涂层的附着力；另一方面，在涂层形成过程中由于高能粒子不断对涂层轰击使得涂层的晶粒变小，形核密度增加，使涂层在较薄的情况下就可以连续成膜，因此涂层的附着强度增大。当偏压过大时，导致基体过热，高能离子沉积时与基体界面的应力过大以及严重的二次溅射使得涂层附着力下降。
以上就是哪些工艺参数影响氮化钛涂层附着力的相关内容介绍。通过上述内容可知，弧电流、沉积温度以及偏压对氮化钛涂层的附着力影响较大，在制备过程中要注意这三种参数，确保氮化钛涂层的附着力足够强，能够起到保护作用。
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