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层厚比对磁控溅射Cr/CrN多层涂层组织和性能的影响

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2014.11.005

在超高真空磁控溅射仪上,制备了一系列具有相同调制周期不同层厚比的Cr/CrN涂层.用X射线衍射仪分析了涂层的相组成,通过扫描电镜观察了涂层形貌,采用显微硬度计测试了涂层硬度,在划痕仪上确定涂层和基体间的结合力,并利用磨损仪测量涂层的摩擦磨损性能.结果表明:调制周期为400nm时,当层厚比由2.0减小到0.2,Cr/CrN多层涂层始终由Cr和CrN两相组成,涂层择优取向为CrN(200),且涂层变得愈加致密,硬度从1550HV增大到2300HV,磨损率从2.4×10-8mm3·N-1·m-1减小为0.6×10-8mm3·N-1·m-1,涂层和基体结合性能优良.

关键词: Cr/CrN多层涂层 , 层厚比 , 硬度 , 磨损率

不同氮分压下磁控溅射ZrN对钛/瓷结合的影响

王舒舒 , 吴湘君 , 光寒冰 , 周淑 , 张文艳 , 章非敏

稀有金属材料与工程

探讨不同氮分压下磁控溅射氮化锆(ZrN)涂层对纯钛与低熔瓷粉(Vita钛瓷粉系统)结合强度的影响.60个纯钛基片随机分为1个对照组和3个实验组.实验组分别在不同氮分压下(Ta组1.0×10-2Pa,Tb组5.0×10-2Pa和Tc组10.0×10-2Pa)溅射沉积ZrN涂层.纯钛试样经表面处理后在烤瓷炉中进行烧结.用XRD检测到ZrN立方新相.万能试验机测试钛瓷试样三点抗弯强度,对照组为(26.67±0.88)Mpa,实验组分别为:Ta(49.41±0.55)Mpa,Tb(54.55±0.69)Mpa和Tc(46.24±0.53)Mpa,四组间差别均有统计学意义(P<0.05).SEM观察表明,实验组钛/瓷结合良好,钛基底残留的瓷断面数量较多,面积较大.不同氮分压下溅射沉积的ZrN涂层对钛/瓷结合的增强程度有所不同,5.0×10-2Pa下钛/瓷结合增强最为明显.

关键词: 氮化锆(ZrN) , 磁控溅射 , 氮分压 , 钛瓷 , 结合强度

氮流量比对直流反应磁控溅射制备氮化铬涂层组织和性能的影响

谈淑咏 , 张旭海 , 吴湘君 , 蒋建清

机械工程材料

采用直流磁控溅射法制备氮化铬涂层,研究了氮流量比对涂层相结构、表面形貌和硬度和涂层结合力的影响.结果表明:当氮流量比在30%～100%变化时,涂层主要由CrN相构成;随氮流量比增加,涂层晶粒形貌由三角锥转变为三角锥与球状共存,涂层变得致密,硬度得到提高;氮流量比对涂层结合力影响不大.

关键词: 直流磁控溅射 , 氮流量比 , 氮化铬涂层

基底负偏压对直流磁控溅射CrN薄膜择优取向及表面形貌的影响

谈淑咏 , 张旭海 , 李纪宏 , 吴湘君 , 蒋建清

功能材料

直流磁控溅射法制备不同基底负偏压下的CrN薄膜,采用XRD分析薄膜相结构,EDS分析薄膜表面成分,SEM观察薄膜表面形貌,并对偏压作用机制进行了探讨.结果表明,当Ar流量6ml/min、N2流量30ml/min时,在基底负偏压增大过程中,CrN薄膜始终由CrN相组成,但薄膜生长发生了(111)(-50V)向(200)(-125V)再向无明显择优生长(-225V)的转变.低偏压时,CrN薄膜[111]向[200]取向转变主要是轰击表面氮离子浓度增加导致;高偏压时,薄膜中Ar浓度大幅增长,高能离子长时间轰击破坏晶粒取向性,使薄膜呈无择优取向.同时,负偏压增加使薄膜表面形貌从具有棱角的不规则形状逐渐变为粒状结构,且晶粒逐渐细小.

关键词: 基底负偏压 , 择优生长 , 表面形貌 , 直流磁控溅射