Undersöka färgegenskaperna hos TiN-beläggningar som gjordes av Multi-Arc Ion Coating Technology

TiN tunn beläggning avsätts på ytan av 3Cr13 rostfritt stål med multi-arc jonbeläggningsteknik. Effekterna av stora partiklar, kväveflödeshastighet och målström på filmens färgegenskaper undersöktes med avsökningselektronmikroskopi och synlig spektrumfotometer. Resultaten visar att de stora partiklarna består av ytskristallskikt, mellanskikt och droppskikt och mindre mängd stora partiklar påverkar inte filmens färgprestanda. Vid ökad kväveflödeshastighet visade provets reflektans en nedåtgående trend, färgkoordinaterna rött / grönt värde a * och gult / blått värde b * ökade, ljusheten L * minskade, kromindexet C * ab ökade och nyansvinkeln H * ab minskade filmfärgen gradvis från silvergrå till mörkgul. Men när målströmmen ökade, ökade nyansvinkeln H * ab, chroma-indexet C * ab, de röda / gröna värdena a * och de gula / blåa värdena b * alla minskade, skiftes filmfärgen gradvis från djupgult till silvervit. Ändringen av målströmmen förändrar atomförhållandet titan, och det kan kompensera för kvävgasflödet.

Rostfritt stål i sig har utmärkt korrosionsbeständighet, slitstyrka och andra egenskaper, har nu använts i stor utsträckning i det dagliga livet, bilindustrin, byggandet och andra områden. Utvidgningen av dess efterfrågeområden, kommer rostfritt stål tyst ut. Det färgade rostfria steget ökar inte bara de dekorativa och konstnärliga egenskaperna utan förbättrar även stålets korrosionsbeständighet och slitstyrka. Idag blir tillämpningen av färg rostfritt stål alltmer omfattande och kraven blir högre och högre. Ytbehandlingstekniken i rostfritt stål påverkar direkt appliceringen och utvecklingen av rostfritt stål, och det har också stort praktiskt värde och praktisk betydelse för studier av ytfärgning av rostfritt stål.

TiN-film har fördelarna med hög hårdhet, god kemisk inertitet, unik färg etc. Det används ofta i slitstarka och korrosionsbeständiga ytbeläggningar, halvledardiffusionsbarriärer och dekorationsindustrier. Användningen av multi-arc jonplatingsteknik för att göra guldimitat titanitrid-dekorativ film på metallytan har fördelarna med hög produktionseffektivitet, låg processkostnad, stabil filmprestanda etc. Denna metod har redan gått in i det praktiska produktionsstadiet. Syftet med detta dokument är att systematiskt studera påverkan av stora partiklar, kväveflöde och målström på TiN-filmens färg samt förändringsreglerna, för att ge grunden för tillverkningen av titanitridimitation guld dekorativ film av flera -arc jonbeläggningsteknik och optimering av filmens färg.

1. Det experimentella innehållet

1. 1. Experimentell utrustning och material

I detta experiment användes AIP-01 typ multi-arc jonbeläggningsmaskin för beläggning. Sputtermålet var ett titanmål med en renhet på 99,9%. Arbetsgasen var argongas (Ar) med en renhet av 99,99%. Reaktionsgasen var kväve (N2) med en renhet av 99,99%, substratet är 3Cr13 rostfritt stål med dimensionerna 40 mm x 20 mm x 2 mm.

1. 2. Experimentell metod

Efter slipning och polering tvättades substratet ultraljud med aceton och absolut etanol i 15 minuter i följd och placerades sedan i en beläggningsmaskin efter torkning. Därefter pumpas vakuum i en grad av minst 6,0 × 10-3 Pa och värms till avgivningstemperaturen. Argon gas luftades till arbetstryck, sedan startar bågen målet först för att belägga ett rent titan botten skikt på 5 min (processen visas i Tabell 1), och lufta sedan kvävet för att lägga en TiN film.

Tabell 1 Ren titanplätering

Provets yta belades med olika processparametrar (kväveflöde och målström) och sedan använda LEO-1530VP-fältutsläpps-scanningelektronmikroskop (FE-SEM) för att observera filmens morfologi.

Färgegenskaperna hos TiN-filmer mättes med en Perkin Elmer Lambda 950 UV / Vis-spektrofotometer. Hänvisas till tre typer av belysningsämnen rekommenderade av International Commission on Illumination (CIE): Standardbelysning A, C och D65. Spektralreflektansen ρ (λ) hos filmen mäts med spektrofotometer och använd sedan sitt eget dataanalyssystem för att beräkna de tre ortogonala parametrarna för LAB-färgkoordinaterna under de tre standardbelysningsämnena: L *, a *, b *, i L * indikerar ljusets ljusstyrka (L * = 0 genererar svart och L * = 100 indikerar vit), a * indikerar rödgrön riktning (L *, a *, b *) + a * indikerar röd riktning, -a * indikerar grön riktning) och b * indikerar gulblå färgriktning (+ b * indikerar gul riktning, - b * indikerar blå riktning). Färgkoordinaterna h * ab och kromindexet C * ab beräknas av färgkoordinaterna. Färgvinkeln H * ab representerar den dominerande våglängden, och kromindexet C * ab representerar färgrenheten:

H ^* _ab = arctan (b ^* / a ^* ) (1)

C ^* _ab = (a ^{* 2} + b ^{* 2} ) 1/2 (2)

2. Slutsats

(1) De flesta stora partiklar består av droppskikt, mellanskikt och kristallint skikt. Det kristallina skiktet exponeras på ytan. När antalet stora partiklar är små är inflytandet på filmens färg liten. Om antalet stora partiklar är för stora, minskar de stora partiklarna som täcker filmen, reflektansen och ljusstyrkan hos filmen.

(2) Titanitridfilmer som färg varierar från silver till mörkgult kan tillverkas under olika kväveflödesförhållanden. När kväveflödet ökar minskar filmreflektivitetskurvan, vilket visar minskning av ljusstyrkan L * och nyansvinkeln H * ab och ökning i rött / grönt värde a *, ett gult / blått värde b * och ett mättnadsindex C * ab i LAB kromaticitetsutrymmet.

(3) När målströmmen ökar kan en titanitridfilm, vilken färg varierar från djupgul till silvervit, uppvisa ökad färgton H * ab och färgindex C * ab och minskning av det röda / gröna värdet a * och det gula / blåa värdet b * i LAB-färgutrymmet. Eftersom ändringen av målströmmen kan förändra atomförhållandet mellan titan och kväve i filmen för att kompensera förändringen av kväveflödeshastigheten. Därför ökar graden av L * gradvis i framdelen då målströmmen ökar och minskningen av L * -värdet i den bakre delen bör orsakas av att ett stort antal stora partiklar genereras och andra defekter i filmen skikt som strömmen ökar ytterligare.