一种非化学计量比TiN制造技术

本发明专利技术提供一种非化学计量比TiN

【技术实现步骤摘要】
一种非化学计量比TiN
x
纳米涂层、制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及导电涂层
，具体涉及一种非化学计量比TiN
x
纳米涂层、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]涂层作为一种重要的工件表面改性手段可用于阻隔工件受到环境的各种负面影响，能够大大延长工件的寿命；工件涂覆上涂层后，可以大大提高工件表面的机械性能如硬度、强度、耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性等和提高工件的物理性能如隔热、屏蔽性能、导电性能等；然而，实际涂层不可能机械性能和物理性能两个方面兼顾；所以全方面提高涂层的整体性能对于扩大涂层的应用至关重要。
[0003]TiN是一种新型的多功能金属陶瓷材料，为面心立方晶体结构，是由金属键、共价键及离子键共同混合而成的特殊涂层，因此除具有金属特有的性能外，还具共价化合物的高熔点高硬度特别是耐腐蚀性等特点。TiN作为一种耐磨、耐损、耐腐蚀及装饰涂层材料已得到广泛应用。然而，块体TiN的电阻率为22*10
‑8Ω
·
cm，与金属铜(1.75
×
10
‑8Ω
·
cm)、银(1.65
×
10
‑8Ω
·
cm)、铝(2.83
×
10
‑8Ω
·
cm)的导电性能无法比拟，而把TiN制备成涂层后的电阻率更高，大大限制了TiN涂层作为导电涂层的进一步应用。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种非化学计量比TiN
x
纳米涂层、制备方法及其应用，其工艺简单，使得TiN
x
纳米涂层既具有良好的耐磨耐腐蚀性能，又具有良好的导电性能，全面提升了该涂层的性能。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种非化学计量比TiN
x
纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：通过调控Ti靶溅射功率调控涂层中N的化学计量比以能够调控涂层中的载流子浓度。
[0007]本专利技术提供一种非化学计量比TiN
x
纳米涂层、制备方法及其应用，其工艺简单，使得TiN
x
纳米涂层既具有良好的耐磨耐腐蚀性能，又具有良好的导电性能，全面提升了该涂层的性能。
[0008]作为优选技术方案，包括以下步骤：通过降低Ti靶的溅射功率使得涂层中的N化学计量比降低以能够增加涂层中的载流子浓度。
[0009]作为优选技术方案，包括以下步骤：
[0010]S1将基体打磨抛光得到打磨抛光后的基体；
[0011]S2将打磨抛光后的基体先浸入乙醇溶液进行超声波激励，再浸入去离子水进行超声波清洗得到清洗后的基体；
[0012]S3将清洗后的基体进行烘干处理得到烘干后的基体；
[0013]S4将烘干后的基体放入磁控溅射室内并对磁控溅射室进行二步法抽真空处理；
[0014]S5当磁控溅射室内抽真空气压≥6.0
×
10
‑4Pa，通入氩气，对Ti靶进行预溅射以能
够除去Ti靶表面附着的杂质；
[0015]S6当预溅射结束后，通入氮气进行反应直流磁控溅射，降低Ti靶溅射功率以能够镀制非化学计量比TiN
x
纳米涂层。
[0016]作为优选技术方案，步骤S2中乙醇溶液超声波激励时间为5～10min，去离子水超声波清洗时间为10～20min。
[0017]作为优选技术方案，步骤S3中烘干温度为50～80℃，烘干时间为60～100min。
[0018]作为优选技术方案，步骤S5通入氩气流量为40
‑
60sccm，预溅射气压为0.2
‑
0.4Pa,Ti靶预溅射功率为90
‑
110W，预溅射时间为15
‑
25min。
[0019]作为优选技术方案，步骤S4中在对磁控溅射室进行抽真空前，调整基体与溅射Ti靶之间的距离为50
‑
70mm，溅射Ti靶进行斜直靶预溅射且溅射Ti靶上不加偏压。
[0020]作为优选技术方案，步骤S6中通入氮气的流量为5
‑
7sccm，氮气的沉积时间为50
‑
70min。
[0021]本专利技术提供一种非化学计量比TiN
x
纳米涂层，根据以上任一项非化学计量比TiN
x
纳米涂层的制备方法制备得到。
[0022]本专利技术还提供一种如上所述非化学计量比TiN
x
纳米涂层作为导电涂层的应用，将非化学计量比TiN
x
纳米涂层涂覆于工件表面上。
[0023]本专利技术提供一种非化学计量比TiN
x
纳米涂层、制备方法及其应用，具有以下有益效果：
[0024]1)本专利技术提供一种非化学计量比TiN
x
纳米涂层、制备方法及其应用，通过调控Ti靶的磁射功率来调控该涂层中N的化学计量比，制备的TiN
x
纳米涂层中的N的化学计量比在较大范围内变动，这样有利于TiN
x
涂层导电性能的提高；本专利技术提供的涂层制备方法与传统利用元素掺杂制备半导体材料相比，减少了复杂的掺杂工艺，其工艺简单，且制备得到的非化学计量比TiN
x
纳米涂层的成分更纯净。
[0025]2)本专利技术提供一种非化学计量比TiN
x
纳米涂层、制备方法及其应用，制备得到的TiN
x
纳米涂层表面光洁无污染，非化学计量比TiN
x
纳米涂层涂覆于工件上时，该涂层与工件结合力更强，耐磨耐腐蚀性能较好，通过降低Ti靶的溅射功率来降低涂层中的N的化学计量以能够使得该涂层的载流子浓度升高，提高了涂层的导电性能。
附图说明
[0026]图1是本专利技术制备得到的非化学计量比TiN
x
纳米涂层和传统TiN涂层比对的XRD图；
[0027]图2是本专利技术通过调控Ti靶溅射功率改变涂层中N的化学计量比图；
[0028]图3是本专利技术制备得到的非化学计量比TiN
x
纳米涂层的SEM图；
[0029]图4是本专利技术制备得到的非化学计量比TiN
x
纳米涂层的电导率图。
具体实施方式
[0030]下面详细说明本专利技术的优选实施方式。
[0031]可以理解，本专利技术是通过一些实施例达到本专利技术的目的。
[0032]本专利技术提供一种非化学计量比TiN
x
纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0033]S1将基体分别用由粗到细的砂纸打磨，然后抛光处理得到打磨抛光后的基体；
[0034]S2将打磨抛光后的基体浸入乙醇溶液进行超声波激励5～10min，再浸入去离子水进行超声波清洗10～20min得到清本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非化学计量比TiN
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纳米涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：通过调控Ti靶溅射功率调控N的化学计量比以能够调控涂层中的载流子浓度。2.根据权利要求1所述的非化学计量比TiN
x
纳米涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：通过降低Ti靶的溅射功率使得涂层中的N化学计量比降低以能够增加涂层中的载流子浓度。3.根据权利要求1所述的非化学计量比TiN
x
纳米涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1将基体打磨抛光得到打磨抛光后的基体；S2将打磨抛光后的基体先浸入乙醇溶液进行超声波激励，再浸入去离子水进行超声波清洗得到清洗后的基体；S3将清洗后的基体进行烘干处理得到烘干后的基体；S4将烘干后的基体放入磁控溅射室内并对磁控溅射室进行二步法抽真空处理；S5当磁控溅射室内抽真空气压≥6.0
×
10
‑4Pa，通入氩气，对Ti靶进行预溅射以能够除去Ti靶表面附着的杂质；S6当预溅射结束后，通入氮气进行反应直流磁控溅射，降低Ti靶溅射功率以能够镀制非化学计量比TiN
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纳米涂层。4.根据权利要求3所述的非化学计量比TiN
x
纳米涂层的制备方法，其特征在于，步骤S2中乙醇溶液超声波激励时间为5～10min，去离子水超声波清洗时间为10～20min。5.根据权利要求3所述的非化学计量比TiN
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纳米涂层的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔雄华，张磊，杨哲一，崔锦文，王弘喆，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：