Abstract
本研究以中空陰極放電式電漿離子鍍膜機於AISI D2模具鋼表面鍍著氮化鈦薄膜，採用田口式實驗規劃法尋求此製程的最適化條件。為了評估介層膜對於覆膜性質的影響，另在氮化鈦薄膜與D2鋼基材間鍍著介層鈦膜。所有試片均進行覆膜成份結構分析以及機械性質與腐蝕性質測試。根據田口方法的分析結果，得到氮化鈦薄膜最高硬度值的製程條件為：氮氣分壓PN2=1.5mtorr，基板負偏壓Vb=-40V，基板初溫Ts=300℃，鍍膜功率P=215A。經此條件鍍膜的試片，其硬度值高於2000kgf/mm2，覆膜緻密性良好，並且擁有不錯的附著性質與抗腐蝕性。 由X光繞射測量結果得知，氮化鈦薄膜的結晶構造呈現17°? 20°分佈的TiN(111)優選方向，其晶格常數為4.23?4.24A。以X光光電子能譜分析氮化鈦薄膜的組成成份，其分佈範圍N/Ti=0.601?0.984。 氮化鈦覆膜硬度值主要與其組成成份及覆膜緻密性有關。其中，覆膜結構愈緻密，其抵抗塑性變形的能力愈強，因而硬度值也愈高。 刮痕附著力測試的結果顯示，氮化鈦覆膜與D2鋼基材間的附著性隨著界面擴散層厚度的增加而增加；且鍍膜過程中的平均溫度愈高，覆膜擬擴散層也愈厚。此外，介層鈦膜對於附著性質的提昇則有明顯幫助。 經由動態陽極極化掃描與鹽水噴霧腐蝕測試，結果說明：氮化鈦覆膜緻密性與厚度對於腐蝕抗性均有正面的提昇作用。此因氮化鈦覆膜緻密性愈高，且覆膜愈厚，則材料愈不容易遭受腐蝕環境的破壞；若其緻密性不佳或膜層太薄，腐蝕因子會沿著覆膜結構鬆散處入侵，與基材發生作用並導致覆膜剝落，使得基材失去保護而被腐蝕。