辛欣
,
苏永要
,
王愉
,
喻燕
,
冷永祥
电镀与涂饰
用等离子体增强磁控溅射(PEMS)方法制备了TiSiCN、TiCrSiCN和CrSiCN涂层,并在空气中进行700℃退火处理.利用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪表征了退火处理前后涂层的断面形貌、成分和微结构.研究了退火处理对3种涂层的硬度、韧性和膜基结合性能的影响以及它们的高温抗氧化性能.结果表明:退火处理后,TiSiCN涂层表面形成了一层均匀且较厚(1.50 μm)的富氧层;CrSiCN涂层的氧化层不均匀且富氧层较薄(0.50μm);TiCrSiCN涂层较致密,未检测到氧化物存在.3种涂层的韧性和硬度在退火后都出现不同程度的降低,硬度分别降低了20GPa(TiSiCN涂层)、9 GPa (CrSiCN涂层)和5 GPa (TiCrSiCN涂层).退火后,TiSiCN涂层与基体的结合性能有较明显的提高,TiCrSiCN涂层的膜基结合性能变化不大,CrSiCN涂层的结合性能则出现一定减弱.TiSiCN和CrSiCN涂层的脆性氧化层易产生分层和剥离,而TiCrSiCN涂层表现出最佳的高温抗氧化性能.
关键词:
钛硅碳氮
,
钛铬硅碳氮
,
铬硅碳氮
,
纳米复合涂层
,
等离子体增强磁控溅射
,
高温退火
,
抗氧化性
王愉
,
陈畅子
,
吴艳萍
,
冷永祥
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.003
目的 采用高功率脉冲磁控溅射(HIPIMS)制备力学性能优良的氮化铬薄膜.方法 采用HIPIMS技术,利用铬靶及氩气、氮气,在不同峰值功率(52.44,91.52,138 kW)下沉积了氮化铬薄膜.采用X射线衍射技术(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、纳米硬度计、摩擦磨损试验机、划痕仪等评价方法,研究了峰值功率对薄膜组织结构和力学性能的影响.结果 当峰值功率为52 kW时,靶材原子与离子的比值仅为5.4%,所生成氮化铬薄膜的晶粒尺寸较小,薄膜出现剥落的临界载荷为42 N,薄膜的磨损深度达到349 nm;当峰值功率提高到138 kW时,靶材原子与离子的比值为12.5%,在最大载荷100 N时,薄膜也未出现剥落,同时磨损深度仅为146 nm.结论 高的峰值功率能够提高靶材原子离化率和离子对基片的轰击效应,使氮化铬薄膜晶粒重结晶而长大,消除部分应力,使薄膜表现出优良的耐磨性和韧性,因此提高靶材峰值功率可以提高氮化铬薄膜的力学性能.
关键词:
高功率脉冲磁控溅射
,
峰值功率
,
氮化铬
,
薄膜
,
力学性能
