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電漿氮化對高功率脈衝磁控濺鍍沉積氮化鋁鉻薄膜的介面與機械性質研究

為了解決表面 洛 氏 硬度計的問題，作者劉庭瑋 這樣論述：

本次實驗是探討碳化鎢（WC）基材在沉積 AlCrN 之前進行電漿氮化（Plasma Nitriding, PN）處理後對薄膜的機械性質影響進行探討。第一階段是在低溫（~300 °C）的條件下進行不同的氮化時間（30分鐘、60分鐘和90分鐘），目的是提高碳化鎢基材的硬度以及和薄膜之間的附著性，同時也測試是否可以實行商業化的大規模生產。電漿氮化處理後，使用高功率脈衝磁控濺鍍（HiPIMS）在加熱（200 °C）或不加熱的條件下沉積AlCrN薄膜，從結果可以得知，氮化1.5小時候進行加熱製程有最高的硬度2799 Hv及最好的附著性150 N。第二階段主要是研究不同電漿氮化的壓力對鍍上AlCrN薄膜

的機械性質影響，而為了商業化需求，將厚度提升至3 μm，探討其機械性質變化，結果表明，8 mtorr有最高的硬度2496 Hv及較好的附著性34 N。而第三階段是探討不同的氮化偏壓模式對碳化鎢及AlCrN薄膜的機械性質影響，結果表明使用pulse DC模式氮化可以有效提升碳化鎢的硬度，也會提升AlCrN薄膜的硬度最高2776 Hv，但是AlCrN薄膜的附著性因為殘留應力上升而下降至最低17 N。三個階段比較下來，使用DC模式在壓力8 mtorr下氮化1.5小時並在製程時持續加熱有最好的性質。

結合硬質薄膜和潤滑類鑽石膜的耐摩擦行為研究

為了解決表面 洛 氏 硬度計的問題，作者林冠炘 這樣論述：

本研究利用陰極電弧沉積(Cathodic Arc Deposition，CAD)技術，用鎢鋼、不鏽鋼、矽晶片為基材，以TiN、TiSiVN、AlTiCrN、CrAlSiN等為下層薄膜，並在表面製備DLC，探討雙層膜之機械性質與化學性質的差異。運用SEM、EDS分析薄膜的表面成分比例與斷面膜層排列，XRD分析材料結晶向與算出半高寬的數值代入公式算出晶粒大小，使用洛氏硬度與刮痕試驗儀查看薄膜附著力，拉曼光譜儀查看DLC之ID與IG比例，維氏硬度觀察DLC結合硬質薄膜後HV有無明顯提升或下降，球磨試驗查看其厚度，磨耗儀器分析有無製備DLC後的摩擦係數高低差異。研究結果得知表面製備DLC能使摩擦係數

0.8以上降低到0.2~0.3，磨痕寬度也從900-1100μm降至300~500μm，其磨痕寬度減少2-3倍，有效改善了薄膜的摩擦係數與磨潤性。硬質薄膜表面粗糙度為1μm-2μm，製備DLC後增長為3μm-5μm，其因靶材噴出大顆微粒並沉積在薄膜表面上，以SEM/EDS觀察DLC表面的微粒尺寸有粗大化現象，此係鉻與碳同時自靶材噴出之故，沉積過多的微粒會使表面較為粗糙。四種披覆DLC的薄膜的硬度值幾乎相同，增加DLC反而使試片的表面硬度有下降的趨勢，其可能原因是DLC本身的硬度明顯低於本研究的四種硬質薄膜，因此薄膜的硬度分布是軟質膜在硬質膜上的結構，微克氏硬度計的探針貫穿深度達到1µm以上，維

氏硬度測出是DLC和硬質薄膜的混合硬度。由實驗得知，製備DLC後，有效改善了硬質薄膜的磨潤性質，其厚度的增長，也讓薄膜的抗腐蝕效果更佳。