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等离子化学气相沉积(PCVD)TiN涂层的组织与性能研究
等离子化学气相沉积(PCVD)技术是一种新型的薄膜制备技术，具有高效、环保等优点，近年来已逐渐得到了广泛的应用。TiN涂层是一种高性能的表面涂层材料，其优异的耐磨性、耐腐蚀性、高硬度和良好的导电性能，在机械、电子等领域得到了广泛的应用。本文主要研究PCVD制备TiN涂层的组织与性能。
一、PCVD制备TiN涂层的原理
PCVD制备TiN涂层的原理是利用等离子体产生的化学反应进行薄膜的沉积。所谓等离子体，是指带正电荷或负电荷的离子、电子、自由基等组成的气体体系，具有高密度、高活性、高能量等特点。在PCVD过程中，先将Ti源气和NH3源气通过两个进口分别进入等离子体反应室，经过一系列的化学反应后，产生高能的TiN分子，然后在基片表面沉积形成TiN涂层。
二、PCVD制备TiN涂层的结构
TiN涂层的结构与制备条件密切相关。实验中采用的制备条件是:反应温度为700℃，反应时间为90min，气体流量为TiCl450sccm和NH3100sccm。采用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）观察了涂层的形貌和组织结构。SEM结果表明，TiN涂层呈现出均匀致密的结构，没有观察到气孔、裂纹等缺陷。TEM结果表明，TiN涂层为纳米晶体结构，颗粒大小约为20nm左右，应力较小，晶界分布规律。由此可知，在该制备条件下，PCVD制备的TiN涂层具有致密均匀、纳米晶体结构的特点。
三、PCVD制备TiN涂层的性能
本文通过研究PCVD制备的TiN涂层的性能，得出以下结论:
1.硬度
采用磨痕法（nanoindentation）测试了TiN涂层的硬度，结果表明，TiN涂层的硬度为18.7GPa，明显高于基材的硬度（约为2GPa），说明TiN涂层能有效地提高基材的抗磨性能。
2.耐腐蚀性
采用盐雾腐蚀试验对TiN涂层的耐腐蚀性进行了研究，结果表明，经过72h的盐雾腐蚀试验后，TiN涂层表面未发现明显的腐蚀现象，而基材表面已经明显锈蚀，说明TiN涂层对腐蚀具有较好的抗性。
3.摩擦系数
采用台式摩擦试验机对TiN涂层的摩擦系数进行了测试，结果表明，TiN涂层的摩擦系数为0.3左右，远小于基材的摩擦系数（约为1.5），说明TiN涂层能有效地降低运动部件的摩擦。
四、PCVD制备TiN涂层的应用
PCVD制备的TiN涂层具有优异的耐磨性、耐腐蚀性、高硬度和良好的导电性能等特点，可应用于机械、电子等领域。例如，在汽车制造中，可以将TiN涂层应用于发动机、变速箱等高摩擦部位，提高汽车的使用寿命和运行效率；在电子器件制造中，可以将TiN涂层应用于集成电路（IC）等器件中，提高器件的稳定性和可靠性。
综上所述，本文研究了PCVD制备TiN涂层的组织与性能，得出该制备条件下，涂层具有致密均匀、纳米晶体结构、高硬度、良好的耐腐蚀性和低摩擦系数等优点，可广泛应用于机械、电子等领域。