氮化钛涂层属于过渡金属氮化物，具有高硬度、高耐热性、低摩擦系数等优质的综合力学性能，是被广泛应用于刀具和模具的耐磨改性涂层，也是目前工业研究和应用中非常广泛的涂层材料之一。氮化钛涂层是通用型PVD涂层，常用的PVD 镀膜技术有磁控溅射技术和电弧离子镀技术。不同的镀膜技术制备出来的氮化钛涂层性能、形制也有所不同。多弧离子镀制备的涂层结构致密，附着力强，但制备过程中产生的喷溅颗粒会影响涂层表面的粗糙度；磁控溅射技术不存在溅射颗粒污染涂层表面的问题，但沉积速率较慢，不适合大规模工业生产。下面。小编为大家分享一下不同镀膜技术制备氮化钛涂层的差异吧。
一、沉积速率
磁控溅射的沉积速率通常远小于电弧离子镀，为了保证涂层厚度，磁控溅射技术制备氮化钛涂层时会延长镀膜时间。根据相关研究表明，磁控溅射制备氮化钛涂层的沉积速率约为4～5nm/min，而电弧离子镀制备氮化钛涂层的沉积速率为40～80nm/min。后者的沉积速率远超前者。
二、表面形貌
电弧离子镀制备的氮化钛涂层表面通常会有许多白亮色的大颗粒，这是由于靶材在电弧高温蒸发作用下产生的熔滴引起的，尺寸很不均匀。在沉积过程中，自钛离子轰击清洗样品开始就有颗粒到达样品表面，较小的随着镀膜过程的进行而被埋入膜层内，较大的只有部分埋入，较晚到达的则直接附着在膜表面。这些熔滴引起的颗粒不但影响膜表面光泽，还会降低薄膜性能，从而影响氮化钛薄膜的表面质量，在一定程度上限制了电弧离子镀膜技术在制备精细膜和功能膜等方面的进一步开发与应用。
而在不同偏压下，磁控溅射技术沉积的氮化钛涂层成膜质量良好，表面平整、致密。
不同镀膜技术制备氮化钛涂层有哪些差异
三、微观结构
磁控溅射方法制备的氮化钛涂层呈结晶态，不施加偏压时只能观测到微弱的氮化钛（220）峰，间接反映出偏压对沉积速率存在一定影响。偏压高时，离子所携带的能量高，沉积速率快；而偏压为0 V时，氮化钛涂层的(111)峰因厚度太小、衍射强度过低而无法观测到。
电弧离子镀制备的氮化钛涂层样品厚度较厚，因而XRD衍射结果中可以明显观察到来自涂层的衍射峰，分析结果表明氮化钛涂层具有面心立方(fcc)结构。
四、力学性能
力学性能主要包括表面硬度和弹性模量。硬度是薄膜的一个重要的力学性能参数，对耐磨性具有重要的影响。弹性模量是工程材料重要的性能参数，从宏观角度来说，弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度，从微观角度来说，则是原子、离子或分子之间键合强度的反映。
应用硬度测量计测量两种镀膜技术制备的氮化钛涂层会发现，加载过程中，涂层首先发生弹性形变，随着载荷的增加，涂层开始发生塑性形变，加载曲线呈非线性，当压头达至压痕深度峰值时，载荷也加大到峰值；卸载曲线反映了被测物体的弹性恢复过程，当完全卸载后，仅弹性形变完全恢复，留下塑性形变压痕。根据测量结果可知，因为硬度与至大载荷成正比，所以电弧离子镀制备的氮化钛涂层硬度比磁控溅射制备的高。
磁控溅射技术制备的弹性模量远低于电弧离子镀，这是因为电弧离子镀离化率高，涂层沉积时离子所携带的能量平均值高。高能离子在沉积过程中对先前生长的涂层具有轰击作用，可以有效改善涂层的微观组织结构，从而有效提高涂层硬度。
以上就是不同镀膜技术制备氮化钛涂层的差异的相关内容介绍。通过上述内容可知，制备氮化钛涂层的镀膜技术主要是磁控溅射技术与电弧离子镀技术，二者制备的氮化钛涂层各有优劣，总体来说，磁控溅射制备的氮化钛涂层表面平整、致密，但沉积速率与硬度均低于电弧离子镀制备的涂层。在实际生产时，我们要根据自身需求选择合适的镀膜技术。
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