采用中頻反應(yīng)磁控濺射技術(shù)可使SrTiO₃外延生長(zhǎng)而形成TiCN薄膜,其具有疏油和疏水等特性。退火處理能消除TiCN薄膜中的柱狀晶,細(xì)化晶粒。TiCN薄膜能在退火過(guò)程中獲取能量繼續(xù)生長(zhǎng),并通過(guò)薄膜與基底之間原子的相互擴(kuò)散,降低薄膜的內(nèi)應(yīng)力,優(yōu)化膜結(jié)構(gòu),減少缺陷,改善膜的表面質(zhì)量,從而提高薄膜的疏水性和膜-基結(jié)合力。TiCN薄膜在350℃保溫60 min退火后,表面均勻致密,發(fā)生二次生長(zhǎng),與水的最大接觸角119.3°,比與油的接觸角大10°,表面粗糙度最大值為284.3 nm,膜與基底的結(jié)合牢固。 

【文章來(lái)源】：熱處理. 2020,35(05)

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【部分圖文】：

圖１試驗(yàn)用退火爐??Ｆｉｇ．?１?Ａｎｎｅａｌｉｎｇ?ｆｕｒｎａｃｅ?ｕｓｅｄ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｔｅｓｔ??

體結(jié)構(gòu)如圖２所職０?ＴｉＣＮ不但硬度高，而且裔溫下??具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性＾此外，ＴｉＣＮ還具有優(yōu)良的??耐磨、耐腐蝕及抗氧化性能，因此在機(jī)械制造、汽車??及航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛。磁控濺射技術(shù)??（ＭＳ）是一種ＰＶＤＩ藝，常甩于】業(yè)鍍膜。然而所??制備的薄膜的疏水性和疏油性均較差，且膜－基結(jié)??合力還有待提高３?ｇ前，對(duì)ＴｉＣＮ薄膜的研究大多??關(guān)：于＿硬度、耐磨和耐腐蝕性，對(duì)疏水、疏鈾性能的??研究較少??圖１試驗(yàn)用退火爐??Ｆｉｇ．?１?Ａｎｎｅａｌｉｎｇ?ｆｕｒｎａｃｅ?ｕｓｅｄ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｔｅｓｔ??？鈦原子？碳或氮原子??圖２?ＴｉＣＮ的晶體結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．２?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＴｉＣＮ??１退火溫度對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)的影響??１．１成分??對(duì)經(jīng)２５〇丈、３００?°Ｃ和３５〇?１退火的試樣進(jìn)行??Ｘ射線衍射檢測(cè)，結(jié)果如圖３所示。從圈３可以看??出，經(jīng)不同溫度退火后，ＴｉＣＮ薄膜的衍射峰強(qiáng)度明??顯提高，說(shuō)明ＴｉＣＮ薄膜在退火過(guò)程中發(fā)生了重結(jié)??晶，晶粒成長(zhǎng)，退火能促進(jìn)薄膜二次生長(zhǎng)ｃ??圖３還表萌，退火可使薄膜內(nèi)部發(fā)生分子擴(kuò)散，??晶粒長(zhǎng)大的同時(shí)增大了薄膜的表面粗糙度，有利于??提魯薄臆的疏油、疏水性能［３?］?＊??１．２表面形貌??對(duì)未經(jīng)遐火和退火后的薄膜進(jìn)行掃描電鏡（ＳＥＭ）??檢測(cè)和能譜儀（ＥＤＳ）分析，結(jié)果如圖４和圖５所示，??《熱處理》??圖３不同溫度退火后ＴｉＣＮ薄膜的ＸＲＤ圖譜??Ｆｉｇ．?３?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?ＴｉＣＮ?ｆｉｌｍｓ?ａｎｎｅａｌｅｄ??ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ??從圖４可以看出，不同溫

１０?－??０??＇?１?１?１?１?１??２５０?２７５?３００?３２５?３５０?３７５??退火溫度／°Ｃ??圖６?ＴｉＣＮ薄膜粒子直徑隨退火溫度的變化??Ｆｉｇ．６?Ａｎｎｅａｌｉｎｇ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｖｅｒｓｕｓ?ｄｉａｍｅｔｅｒ?ｏｆ?ＴｉＣＮ?ｆｉｌｍ?ｐａｒｔｉｃｌｅ??圖７未退火（ａ）和２５０?１（１３）、３００?ｔ＾ｃ）及３５０?ｔ＾ｄ）退火的ＴｉＣＮ薄膜與水的接觸角??Ｆｉｇ．７?Ｃｏｎｔａｃｔ?ａｎｇｌｅｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｗａｔｅｒ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ＴｉＣＮ?ｆｉｌｍｓ?ｕｎ－ａｎｎｅａｌｅｄ（?ａ）?ａｎｄ?ａｎｎｅａｌｅｄ?ａｔ?２５０?Ｔｌ?（?ｂ）?，３００?＾?（?ｃ）?ａｎｄ?３５０?Ｔｌ?（?ｄ）??．此外未退火的和退火的ＴｉＣ＿Ｎ＿＿薄膜的油接觸??角有差異，退火的ＴｉＣＮ薄膜與袖的接觸角增犬了??１〇°：右右，疏油性優(yōu)于未鍍膜材料和未熱處理的膜。??表１不同溫度退火的ＴｉＣＮ薄膜與油的接觸角??Ｔａｂｌｅ?１?Ｃｏｎｔａｃｔ?ａｎｇｌｅｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｏｉｌ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ＴｉＣＮ?ｆｉｌｍ??ａｎｎｅａｌｅｄ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ??退姻壞代??－??２５０??３００??３５０??油接觸角，（’??７８．１??８２．４??８６．７??９０．２??２．２表面粗糖度??表面粗糙度的大小對(duì)膜的疏油、疏水性能有一??定露響，耝糙度越大．，：疏油、疏水性能越好Ｂ?用??ＴＲ２００型表面粗糙度儀進(jìn)行測(cè)量ｆ在３５０丈退火的??ＴｉＣＮ薄膜表面粗糙度為２８屯３?ｎｍ，如表２所示。??表２不同溫度退火的ＴｉＣＮ薄膜的表面粗糙度??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]退火工藝對(duì)AZ31B鎂合金鑄軋板組織和性能的影響[J]. 李建平,李志鵬,毛大恒,張彪.  中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(10)

博士論文
[1]AZ31表面納米復(fù)合Ti/TiN/TiCxN1-x薄膜的結(jié)構(gòu)與性能表征[D]. 李海濤.吉林大學(xué) 2016

碩士論文
[1]直流磁控濺射制備（Ti,Al）N薄膜相結(jié)構(gòu)與劃痕性能研究[D]. 馬麗華.沈陽(yáng)大學(xué) 2016
[2]TiCN基鋼結(jié)硬質(zhì)合金制備及熱處理的研究[D]. 蘭登飛.湖南工業(yè)大學(xué) 2016
[3]TiCN、TiN/TiCN薄膜的微觀結(jié)構(gòu)及耐蝕性能研究[D]. 孔令梅.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2015
[4]磁控濺射TiN薄膜疏油疏水性能研究[D]. 乜龍威.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015



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