Študija o barvnih lastnostih premazov TiN, ki jih je izdelala tehnologija večplastnega ionskega premaza

TiN tanek premaz nalepimo na površino nerjavnega jekla 3Cr13 s tehnologijo večplastne ionske prevleke. Učinke velikih delcev, hitrosti pretoka dušika in tarčnega toka na barvne lastnosti filmov so raziskovali s skeniranjem elektronske mikroskopije in vidnim fotometrom. Rezultati kažejo, da veliki delci sestavljajo površinsko kristalno plast, vmesni sloj in kapljični sloj, manjša količina velikih delcev pa ne vpliva na barvne učinke filma. Pri povečanju stopnje pretoka dušika je odbojnost vzorca pokazala trend upadanja, barvne koordinate rdeče / zelene vrednosti a * in rumene / modre vrednosti b * povečale, svetloba L * se je zmanjšala, indeks kroma C * ab se je povečal in barvni odtenek H * ab se je zmanjšal, filmska barva se je postopoma spremenila iz srebrno sive v temno rumeno. Ko pa se je ciljni tok povečal, se je povečal kot H * ab odtenka, indeks kroma C * ab, rdeče / zelene vrednosti a * in rumeno / modre vrednosti b * vse zmanjšale, filmska barva se je postopoma spremenila iz globokega rumenega do srebrne bele barve. Sprememba ciljnega toka spremeni atomsko razmerje titana in lahko nadomesti spremembo toka dušika.

Sama nerjavno jeklo ima odlično odpornost proti koroziji, odpornost proti obrabi in druge lastnosti, zdaj pa se je široko uporablja v vsakodnevnem življenju, v avtomobilski industriji, v gradbeništvu in na drugih področjih, s širjenjem svojih področij povpraševanja, obarvano nerjavno jeklo se tiho prikaže. Barvno nerjavno jeklo ne samo poveča dekorativne in umetniške lastnosti, temveč tudi izboljša odpornost proti koroziji in odpornost proti obrabi jekla. Danes uporaba barvnega nerjavnega jekla postaja vedno bolj obsežna in zahteve postajajo vse višje. Tehnologija površinske obdelave nerjavečega jekla neposredno vpliva na uporabo in razvoj barvnega nerjavnega jekla, ima pa tudi praktično vrednost in praktičen pomen za preučevanje površinske barve iz nerjavečega jekla.

TiN film ima prednosti visoke trdote, dobre kemične inertnosti, edinstvene barve itd. Uporablja se v obrabnih in korozijsko odpornih površinskih premazih, polprevodniških difuzijskih pregradah in dekorativni industriji. Uporaba tehnologije večplastnega ionskega platinga za izdelavo zlatih imitacij titanovega nitridnega dekorativnega filma na kovinski površini ima prednosti visoke produktivne učinkovitosti, nizkih stroškov procesa, stabilne zmogljivosti filma itd. Ta metoda je že vstopila v praktično fazo proizvodnje. Namen tega prispevka je sistematično preučiti vpliv velikih delcev, pretoka dušika in ciljnega toka na barvo TiN filma ter pravila o spremembah, da bi zagotovili podlago za izdelavo titanovega nitridnega imitacijskega zlata dekorativnega filma z več tehnologijo premazovanja ionov in optimizacijo barve filma.

1. Eksperimentalna vsebina

1. 1. Eksperimentalna oprema in materiali

V tem poskusu je bil za prevleko uporabljen večplastni ionski premaz tipa AIP-01. Cilj pljuskanja je bil titanov cilj s čistostjo 99,9%. Delovni plin je bil plin argona (Ar) s čistoto 99,99%. Reakcijski plin je bil dušik (N2) s čistoto 99,99%, substrat je nerjavno jeklo 3Cr13, dimenzije 40 mm × 20 mm × 2 mm.

1. 2. Eksperimentalna metoda

Po mletju in poliranju je substrat ultrazvočno izpral z acetonom in absolutnim etanolom 15 minut v zaporedju, nato pa ga po sušenju postavil v prevlečen stroj. Potem črpanje vakuuma do stopnje 6,0 × 10-3 Pa in segrevanje na temperaturo usedanja. Plin Argon je bil aeriran za delovni tlak, nato pa najprej začeti ciljno lokacijo, da najprej prevleče čisto titansko spodnjo plast v 5 minutah (postopek je prikazan v tabeli 1), nato pa aerriramo dušik, da se deponira TiN film.

Tabela 1 Čisti proces titiranja titana

Površina vzorca je bila prevlečena z različnimi procesnimi parametri (dušikovim tokovom in ciljnim tokom), nato pa z elektronskim mikroskopom (FE-SEM) s skeniranjem LEO-1530VP za opazovanje morfologije filma.

Barvne lastnosti TiN filmov smo merili s spektrofotometrom Perkin Elmer Lambda 950 UV / Vis. Navaja se na tri vrste svetil, ki jih priporoča Mednarodna komisija za osvetlitev (CIE): Standardne svetilke A, C in D65. Spektralno odbojnost ρ (λ) filma izmerimo s spektrofotometrom in nato uporabimo svoj lasten sistem za analizo podatkov za izračun treh ortogonalnih parametrov barvnih koordinat LAB v okviru treh standardnih svetilk: L *, a *, b *, v nacionalni standard CIE 1976 (L *, a *, b *) barvni sistem, L * označuje svetlost barve (L * = 0 ustvari črno in L * = 100 označuje belo), * označuje rdeče-zeleno smer + a * označuje rdečo smer, -a * označuje zeleno smer), b * označuje rumeno-modro barvo (+ b * označuje rumeno smer, - b * označuje modro smer). Barvne koordinate h * ab in indeks kroma C * ab se izračunajo po barvnih koordinatah. Barvni kot H * ab predstavlja dominantno valovno dolžino in indeks kroma C * ab predstavlja barvo čistosti:

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

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

2. Zaključek

(1) Večina velikih delcev sestoji iz kapljične plasti, vmesne plasti in kristalne plasti. Kristalinična plast je izpostavljena na površini. Ko je število velikih delcev majhno, je vpliv na barvo filma majhen. Če je število velikih delcev preveliko, se bodo veliki delci, ki pokrivajo film, odsevnost in svetlost filma zmanjšali.

(2) Filmi titanovega nitrida, ki se lahko barvajo od srebra do temno rumene barve pod različnimi pogoji pretoka dušika. Ker stopnja pretoka dušika narašča, se krivulja odbojnosti folije zmanjša, pri čemer se zmanjša svetlost L * in odtenek H * ab in poveča rdeča / zelena vrednost a *, rumena / modra vrednost b * in indeks nasičenosti C * ab v LAB barvnem prostoru.

(3) Ker se ciljni tok poveča, se lahko proizvedejo titanov nitridni filmi, ki barve segajo od globoko rumene do srebrne bele barve, kar kaže na povečanje odtenka H * ab in barvnega indeksa C * ab in zmanjšanje rdeče / zelene vrednosti a * in rumeno / modro vrednost b * v barvnem prostoru LAB. Ker sprememba ciljnega toka lahko spremeni atomsko razmerje titana in dušika v filmu, da bi nadomestili spremembo stopnje pretoka dušika. Zato se stopnja L * postopoma poveča v sprednjem delu, ko se ciljni tok poveča, zmanjšanje vrednosti L * v zadnjem delu pa je posledica nastajanja velikega števila velikih delcev in drugih napak v filmu ker se tok še povečuje.