Abstract
本研究的目的為藉由調整製程參數而不使用金屬鈦介層，在D2工具鋼上沉積具有良好機械性質的氮化鈦厚膜。使用非平衡磁控濺鍍系統鍍製，主要控制參數為改變渦輪分子幫浦與鍍膜腔體間閘閥開口大小，以及降低渦輪分子幫浦轉速；為了維持鍍膜過程中固定之工作壓力，以固定比例的方式隨之調整氮氣與氬氣通入的流量。實驗分為三組參數，即全開閥、半開閥、以及降低渦輪分子幫浦轉速。本研究成功在D2工具鋼上鍍覆出膜厚6.5微米且具有良好機械性質的氮化鈦厚膜。研究中的試片氮鈦比例介於1.0-1.1之間，硬度介於23-26GPa之間，不隨厚度而改變。半開閥系列試片之殘留應力稍微隨著厚度上升，但皆保持在約-4.2GPa。進一步分析試片HV510的應力梯度，發現殘留應力在薄膜中的分佈是沿著厚度上下波動，此現象可能致使膜厚成功達到6.5微米，其原因為在鍍膜過程中發生了應力釋放的機制。半開閥以及降轉速系列的殘留應力大多隨厚度減小。當膜厚增加至一定值時，在塗層表面有多面擠壓物產生，而導致殘留應力的降低。然而，這些擠壓物不利於塗層的附著性與耐磨耗性。刮痕測試與磨耗試驗的結果顯示，在所有研究試片中，半開閥試片510具有最佳的耐磨性以及優異的附著力。在半開閥和降轉速的沉積條件下，渦輪分子幫浦的消耗能量比起在全開閥的沉積條件分別降低19%和51%，並且可以延長渦輪分子幫浦的保養期限，不但可以節省能源並可以降低維護的成本，對於塗層工業而言相當有益。