電弧離子鍍氮化鈦、氮化鉻薄膜制備及特性研究.pdf

1、在過(guò)去的二十幾年里，物理氣相沉積(PVD)過(guò)渡族金屬氮化物涂層的研究得到了迅速的發(fā)展，其中最早應(yīng)用于金屬表面的涂層是TiN，其次是CrNx薄膜。由于它們具有高硬度，高耐磨，良好的抗腐蝕性能，較高的高溫穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛用作工模具的保護(hù)涂層，材料的裝飾涂層，微電子領(lǐng)域的擴(kuò)散阻擋層以及生物領(lǐng)域等。 本文采用直流疊加脈沖偏壓電弧離子鍍技術(shù)在不銹鋼和45鋼基體上制備了TiN和CrNx薄膜。對(duì)比分析了兩種薄膜的基本特性，比如：顯微硬度

2、，表面粗糙度和膜基結(jié)合強(qiáng)度。對(duì)比研究了摩擦過(guò)程中摩擦參數(shù)(速度，載荷，摩擦副)對(duì)兩種薄膜耐磨性等的影響，并對(duì)薄膜的摩擦磨損機(jī)理進(jìn)行了分析。探討了三種不同環(huán)境介質(zhì)(干摩擦，水潤(rùn)滑，油潤(rùn)滑)條件下，兩種薄膜的摩擦學(xué)特性及磨損機(jī)理。 研究結(jié)果表明：TiN薄膜的摩擦學(xué)特性受摩擦速度，載荷和摩擦副的影響均較大，而CrNx薄膜的摩擦學(xué)特性受速度和載荷的影響較大，受摩擦副的影響不明顯。干摩擦條件下，TiN薄膜主要表現(xiàn)為磨粒磨損和氧化磨損；水潤(rùn)

3、滑條件下，薄膜主要表現(xiàn)為疲勞磨損；油潤(rùn)滑條件下，薄膜幾乎無(wú)磨損。水和油分別起到邊界潤(rùn)滑和流體潤(rùn)滑作用，與薄膜無(wú)化學(xué)反應(yīng)，僅物理吸附在薄膜表面。CrNx薄膜在干摩擦條件下，主要表現(xiàn)為磨粒磨損；水潤(rùn)滑條件下，主要表現(xiàn)為腐蝕磨損；而油潤(rùn)滑條件下，油分子與摩擦表面相互作用，在表面形成保護(hù)膜或改性層，使薄膜表面幾乎無(wú)磨損。相對(duì)于干摩擦條件下，水潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑條件下TiN和CrNx薄膜的摩擦系數(shù)和磨痕深度都降低。在相同的介質(zhì)條件下，CrNx薄膜的摩擦