采用連續式磁控濺射技術在硼硅玻璃表面沉積了TiAlN/SiN復合薄膜。制備的復合薄膜表面光滑致密，內層TiAlN薄膜為柱狀晶結構，厚度約為109 nm，外層SiN 薄膜為非晶結構，厚度約為67 nm。納米壓入測試復合薄膜的硬度可達15 GPa，隨著氧化溫度的增加，近表面區域的硬度顯著增加。與TiAlN 薄膜相比，TiAlN/SiN 復合薄膜具有高的韌性和耐劃擦性能。硼硅玻璃表面沉積的TiAlN/SiN復合薄膜可耐700℃高溫氧化而薄膜顏色不發生變化。

　　微晶玻璃具有優異的光、熱、電、力學性能和豐富的顏色廣泛應用于建筑、新能源、電子信息和高檔家電等領域，年市場容量達1000 億元。但微晶玻璃生產綜合能耗高，成本居高不下。近年來國內外相關科研機構和企業嘗試開發特種硼硅玻璃表面沉積具有豐富顏色的裝飾薄膜用以替代微晶玻璃的技術。可顯著降低成本，應用前景和市場巨大。而鍍膜顏色尤以黑色為主，因為黑色在高檔家電和廚具領域易于配色，應用市場最大。

　　目前采用特種硼硅玻璃印刷油墨技術代替微晶玻璃的應用已經有一定的市場供應，但油墨涂層耐溫只能達到450℃，限制了其在有高溫應用環境要求的家電等領域推廣應用。磁控濺射技術可鍍材料廣、成膜質量高、應用領域擴展能力強，是極具潛力開發特種硼硅玻璃耐高溫薄膜的有效手段。目前鍍膜玻璃的產品主要包括兩方面，一方面是光熱控制膜，另一方面是賦予薄膜表面具有特殊性能的功能薄膜。其中陽光控制膜生產技術工藝日臻成熟，產品品種和功能日漸增加，應用范圍日益擴大。而特殊功能薄膜的發展也初見端倪，將成為鍍膜玻璃發展的主要趨勢和增長點。業內權威人士指出，當今平板玻璃工業70%的利潤來自于鍍膜玻璃功能膜的二次加工。

　　TiAlN薄膜具有高的硬度和抗氧化性能而廣泛應用于工模具和裝備關鍵部件的表面強化，可顯著提高其使用壽命。但真空技術網(http://smsksx.com/)認為該薄膜用于大面積玻璃表面沉積裝飾用薄膜的應用還不多見。本文即采用磁控濺射技術在硼硅玻璃表面制備黑色的TiAlN 薄膜，期望部分替代微晶玻璃應用于家用電器領域。同時為了保證TiAlN 薄膜在高溫下仍具有穩定的顏色，在其表面沉積透明而更耐高溫的SiN 涂層，保護底層黑色TiAlN 薄膜的顏色在高溫下保持不變。

1、實驗方法

　　TiAlN 和SiN 薄膜的制備在工業化連續磁控濺射鍍膜系統上完成。所用基體為硼硅玻璃，鍍膜前玻璃在清洗線上進行清洗和風干。首先在玻璃表面沉積TiAlN 薄膜，靶材為100 cm × 50 cm × 5 cm 大型平面TiAl 合金靶，靶材中Ti 和Al 的原子比為1：1，靶電流為30 A。隨后玻璃自動移至后續腔室在TiAlN 薄膜表面沉積SiN 耐高溫防護薄膜。SiN薄膜的沉積采用柱狀靶，圓柱靶直徑10 cm，長度為100 cm，沉積SiN 薄膜時氮氬比為1：1。

　　薄膜的形貌采用S4800 掃描電鏡和AIST-NT 原子力顯微鏡( AFM) 進行觀察。薄膜的相結構采用Bruker D8 X 射線衍射(XRD) 儀進行表征。美國MTS G200 納米壓痕儀用來表征復合薄膜的硬度和耐劃性能�？垢邷匮趸�試驗在管式退火爐中進行，將硼硅玻璃切成小塊樣品放入管式爐中進行不同溫度的氧化，溫度分別為600， 700，800 和900℃，保溫30 min，氧化后隨爐冷卻。

3、結論

　　(1) 采用工業用連續式磁控濺射系統在硼硅玻璃表面沉積了黑色的TiAlN/SiN 復合薄膜，用于家電廚具的耐高溫裝飾。

　　(2) 制備的TiAlN/SiN 復合薄膜表面光滑致密，TiAlN 薄膜為柱狀晶結構，厚度約為109 nm，外層SiN 薄膜為非晶結構，厚度約為67 nm。

　　(3) 納米壓入測試復合薄膜的硬度可達20GPa，隨著氧化溫度的增加，近表面區域的硬度顯著增加。與TiAlN 薄膜相比，TiAlN/SiN 復合薄膜具有高的韌性和耐劃擦性能。

　　(4) 硼硅玻璃表面沉積的TiAlN/SiN 復合薄膜可耐700℃高溫氧化而薄膜顏色不發生變化。外層的SiN 對內層TiAlN 薄膜起到了保護作用。