دراسة على خصائص اللون لطلاء TiN التي صنعتها تقنية طلاء أيون متعدد القوس

توضع طبقة رقيقة من TiN على سطح الفولاذ المقاوم للصدأ 3Cr13 بواسطة تقنية طلاء أيونات متعددة القوس. تم دراسة تأثير الجسيمات الكبيرة ومعدل تدفق النيتروجين والتيار المستهدف على خصائص الألوان للأغشية عن طريق المسح المجهري الإلكتروني ومقايس الطيف المرئي. تظهر النتائج أن الجسيمات الكبيرة تتكون من طبقة البلورة السطحية ، الطبقة المتوسطة ، وطبقة القطرة ، وأقل كمية من الجسيمات الكبيرة لا تؤثر على أداء لون الفيلم. عند زيادة معدل تدفق النيتروجين ، أظهر انعكاس العينة اتجاهاً تنازليا ، وإحداثيات اللون الأحمر / الأخضر قيمة a * وقيمة yellow / blue b * ازدادت ، وخفة L * انخفضت ، وارتفع مؤشر Chroma C * ab ، و انخفضت زاوية هوى H * أب ، تغير لون الفيلم تدريجيا من الرمادي الفضي إلى الأصفر الداكن. ومع ذلك ، مع زيادة التيار المستهدف ، ازدادت زاوية الصبغة H * ab ، ومؤشر Chroma C * ab ، والقيم الحمراء / الخضراء a * ، وانخفضت قيم الأصفر / الأزرق b * ، تغير لون الفيلم تدريجيًا من الأصفر العميق إلى الفضة البيضاء. تغيير التيار المستهدف يغير النسبة الذرية للتيتانيوم ، ويمكن أن يعوض عن تغير تدفق النيتروجين.

الفولاذ المقاوم للصدأ نفسه لديه مقاومة ممتازة للتآكل ، ومقاومة التآكل وغيرها من الخصائص ، وقد استخدم الآن على نطاق واسع في الحياة اليومية ، صناعة السيارات ، البناء وغيرها من المناطق ، مع التوسع في مجالات الطلب ، الفولاذ المقاوم للصدأ الملونة يخرج بهدوء. لا يزيد الفولاذ المقاوم للصدأ الملون من الخصائص الزخرفية والفنية فحسب ، بل يحسن أيضًا مقاومة التآكل ويقاوم مقاومة الفولاذ. اليوم ، أصبح تطبيق اللون الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر وأكثر اتساعا ومتطلبات الحصول على أعلى وأعلى. تؤثر تكنولوجيا معالجة السطح من الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل مباشر على تطبيق وتطوير الفولاذ المقاوم للصدأ اللون ، ولها أيضا قيمة عملية كبيرة وأهمية عملية لدراسة تلوين سطح الفولاذ المقاوم للصدأ.

فيلم TiN له مميزات الصلابة العالية ، الخمود الكيميائي الجيد ، اللون الفريد ، إلخ. يستخدم على نطاق واسع في الطلاء السطحي المقاوم للتآكل والمقاوم ، حواجز انتشار أشباه الموصلات ، وصناعات الديكور. إن استخدام تكنولوجيا الطلاء متعدد الأيونات بتقنية القوس المتعدد لصنع فيلم تقليد نيتريد تقليد من الذهب على سطح المعدن له مزايا كفاءة الإنتاج العالية ، تكلفة العملية المنخفضة ، أداء الفيلم الثابت ، إلخ. لقد دخلت هذه الطريقة بالفعل مرحلة الإنتاج العملي. الغرض من هذا البحث هو دراسة تأثير الجزيئات الكبيرة ، تدفق النيتروجين والتيار المستهدف على لون أفلام TiN وكذلك قواعد التغيير ، لتوفير أساس لصنع فيلم من النيترويد الذهب تقليد الزخرفية عن طريق متعددة -تكنولوجيا طلاء الأيونات و تحسين لون الفيلم.

1. المحتوى التجريبي

1. 1. المعدات التجريبية والمواد

في هذه التجربة ، تم استخدام آلة طلاء أيونات متعددة الأركان نوع AIP-01 للطلاء. كان الهدف الاخرق هو هدف التيتانيوم مع نقاء 99.9 ٪. كان الغاز العامل هو غاز الأرغون (Ar) بنسبة نقاء 99. 99٪. كان غاز التفاعل نيتروجين (N2) بنقاوة 99.99٪ ، والركيزة هي 3Cr13 من الصلب غير القابل للصدأ بأبعاد 40 مم × 20 مم × 2 مم.

1. 2. الطريقة التجريبية

بعد طحن وتلميع ، تم غسل الطبقة فوق الصوتية باستخدام الأسيتون والإيثانول المطلق لمدة 15 دقيقة في التسلسل ، ثم وضعها في آلة طلاء بعد التجفيف. ثم ضخ الفراغ إلى درجة على الأقل 6.0 × 10-3 باسكال ، والتدفئة لدرجة حرارة الترسب. تم تهوية غاز الأرجون إلى ضغط العمل ، ثم بدأ هدف القوس أولاً لطلاء طبقة قاعدية من التيتانيوم النقي في 5 دقائق (تظهر العملية في الجدول 1) ، ثم قم بتهوية النيتروجين لإيداع فيلم TiN.

الجدول 1 عملية الطلاء التيتانيوم الخالص

تم طلاء سطح العينة بمعلمات عملية مختلفة (تدفق النيتروجين والتيار المستهدف) ، ثم باستخدام LEO-1530VP مسح مجهر المسح الضوئي الإلكتروني (FE-SEM) لمراقبة مورفولوجية الفيلم.

تم قياس خصائص الألوان لأفلام TiN بواسطة جهاز طيفي Perkin Elmer Lambda 950 UV / Vis. يشار إلى ثلاثة أنواع من الإنارة الموصى بها من قبل اللجنة الدولية للإضاءة (CIE): إضاءات قياسية A و C و D65. يقاس الانعكاس الطيفي ρ (λ) للفيلم بواسطة مقياس الطيف الضوئي ، ثم يستخدم نظام تحليل البيانات الخاص به لحساب المعلمات المتعامدة الثلاثة للإحداثيات اللونية LAB تحت الإنارات المعيارية الثلاثة: L * ، a * ، b * ، في المعيار الوطني CIE 1976 (L * ، * ، b *) نظام الألوان ، L * يشير إلى سطوع اللون (L * = 0 يولد الأسود و L * = 100 يشير إلى الأبيض) ، * يشير إلى اتجاه أخضر أحمر ( + a * تشير إلى اتجاه أحمر ، -a * تشير إلى اتجاه أخضر) ، وتشير b * إلى اللون الأصفر- الأزرق (+ b * يشير إلى الاتجاه الأصفر ، - b * يشير إلى الاتجاه الأزرق). يحسب اللون h * ab ويحسب مؤشر Chroma C * ab بإحداثيات اللون. تمثل زاوية hue H * ab طول الموجة السائد ، ويمثل مؤشر Chroma C * ab نقاء اللون:

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

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

2. الخلاصة

(1) تتكون معظم الجزيئات الكبيرة من طبقة القطيرات والطبقة المتوسطة والطبقة البلورية. الطبقة البلورية مكشوفة على السطح. عندما يكون عدد الجسيمات الكبيرة صغيراً ، يكون التأثير على لون الفيلم صغيرًا. إذا كان عدد الجسيمات الكبيرة كبيرًا جدًا ، فإن الجسيمات الكبيرة التي تغطي الفيلم ، سينعكس انعكاسها وسطوعها.

(2) يمكن صنع أفلام نيتريد التيتانيوم التي تتراوح بين اللون الفضي والأصفر تحت ظروف تدفق النيتروجين المختلفة. مع زيادة معدل تدفق النيتروجين ، ينخفض منحنى الانعكاس الفيليوي ، ويظهر انخفاضًا في السطوع L * وزاوية الصبغة H * ab ، والزيادة في القيمة الحمراء / الخضراء a * ، والقيمة الأصفر / الأزرق b * ، ومؤشر التشبع C * أب في مساحة اللونية LAB.

(3) مع زيادة التيار المستهدف ، يمكن عمل أغشية من نتريد تيتانيوم يتراوح لونها بين الأصفر العميق والأبيض الفضي ، مع زيادة في زاوية H * ab ودرجة اللون C * ab ، وانخفاض القيمة الحمراء / الخضراء a * والقيمة yellow / blue b * في مساحة لون LAB. حيث أن تغير التيار المستهدف يمكن أن يغير النسبة الذرية من التيتانيوم والنيتروجين في الفيلم ، لتعويض تغيير معدل تدفق النيتروجين. لذلك ، تزداد درجة L * تدريجياً في الجزء الأمامي مع زيادة الهدف المستهدف ، وينتج انخفاض قيمة L * في الجزء الخلفي عن طريق توليد عدد كبير من الجسيمات الكبيرة والعيوب الأخرى في الفيلم طبقة كما يزيد من الحالي الحالي.