CrN-CrAlN多層薄膜的制備及其摩擦學(xué)性能.pdf

1、當(dāng)前國家因機械零部件等磨損造成巨大的經(jīng)濟損失，同時機械加工行業(yè)對耐磨保護(hù)薄膜要求越來越高，因此研究開發(fā)綜合性能良好的耐磨薄膜具有重要的意義。通過表面技術(shù)在基體表面制備耐磨薄膜已經(jīng)被證明能夠有效提高基體的服役壽命。本論文采用直流反應(yīng)磁控濺射方法在304不銹鋼表面沉積CrAlN以及CrN/CrAlN多層薄膜，并對CrN/CrAlN多層薄膜進(jìn)行不同溫度下真空熱處理。在實驗條件下研究氮氣流量對CrAlN薄膜組織結(jié)構(gòu)與摩擦性能的影響。并以此為研究

2、基礎(chǔ)，制備出不同調(diào)制周期的CrN/CrAlN多層薄膜，之后對CrN/CrAlN多層薄膜進(jìn)行真空熱處理，研究調(diào)制周期和熱處理溫度對多層薄膜組織結(jié)構(gòu)與摩擦性能的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴隨著氮氣流量的增加，CrAlN薄膜的顯微硬度呈先增加后降低的趨勢，薄膜的摩擦系數(shù)與磨損率卻隨著氮氣流量的增加呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢，薄膜的主要物相為CrAlN與Cr2N相。氮氣流量為20 sccm時具有最高的顯微硬度與最低的摩擦系數(shù)，同時薄膜具

3、有最低的磨損率，顯示出最好的耐磨損性能。⑵制備的CrN/CrAlN多層薄膜主要物相為CrAlN和Cr2N相，CrAlN(200)呈擇優(yōu)取向，Cr2N(111)呈擇優(yōu)取向。多層薄膜表面粗糙度隨著調(diào)制周期的增加呈增加的趨勢，繼續(xù)增加調(diào)制周期至543 nm時，薄膜表面粗糙度又有降低的趨勢，而薄膜的顯微硬度隨薄膜調(diào)制周期的增加一直呈逐漸降低的趨勢。磨損實驗表明，摩擦系數(shù)、磨損率與表面粗糙度呈現(xiàn)相同的趨勢，在調(diào)制周期為102 nm時薄膜的顯微硬度

4、最高且磨損率達(dá)到最小值為0.31×10-14m3/N·m，多層薄膜雖然顯微硬度相對較低，但總體比CrAlN薄膜表現(xiàn)出較好的耐磨性能。⑶制備的熱處理薄膜表面粗糙度隨熱處理溫度的升高呈增加的趨勢，而且隨著熱處理溫度的增加薄膜的顯微硬度呈下降的趨勢。熱處理對薄膜的物相有著顯著的影響，相對熱處理前，熱處理后Cr2N(111)衍射峰強度逐漸降低，CrAlN(200)晶面衍射峰強度增加。熱處理溫度為600℃時薄膜開始出現(xiàn)Cr2N(101)衍射峰且薄