基体偏压对磁控溅射制备CrAlN薄膜摩擦学性能的影响

论文摘要

通过分析不同基体偏压下磁控溅射(PVD)CrAlN薄膜的结构特征、硬度规律及磨痕形貌,研究基体偏压对CrAlN薄膜的结构、硬度及摩擦磨损性能的影响。借助扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察CrAlN薄膜的表面形貌及三维形貌。采用纳米压痕仪对CrAlN薄膜的硬度进行测定。利用球盘式摩擦磨损试验机测定CrAlN薄膜的摩擦系数,并观察薄膜的磨痕形貌,分析薄膜的磨损机理。结果表明:当基体偏压低于150V时,薄膜表面颗粒的平均尺寸随偏压增大而逐渐减小;当基体偏压超过150V时,薄膜表面出现有明显的缺陷。随着基体偏压的增大,薄膜的硬度呈先升高后降低的趋势,并在基体偏压约为150V时达到最大值为27.5GPa;薄膜的摩擦系数呈先减小后增大的趋势,并在基体偏压约为150V时达到最小值0.25;磨痕呈不同程度的犁沟状,在基体偏压为150V时磨痕形貌平整且犁沟最小。当基体偏压为150V时,CrAlN薄膜的表面缺陷最小、硬度最大、摩擦系数低和综合性能最好,薄膜的磨损机理为磨粒磨损。

论文目录

• 1 引言
• 2 试验方案
• 3 试验结果与分析
•   3.1 基体偏压对薄膜表面形貌的影响
•   3.2 基体偏压对CrAlN薄膜硬度的影响
•   3.3 基体偏压对薄膜摩擦磨损性能的影响
• 4 结语
•   （1） 基体偏压的存在可以显著改善CrAlN薄膜的表面质量。
•   （2） CrAlN薄膜的硬度随基体偏压的增加呈先增大后减小的变化趋势。
•   （3） 基体偏压的存在可以显著改善CrAlN薄膜的摩擦磨损性能。

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 王建伟,薛玉君,蔡海潮,杜三明

关键词: 磁控溅射,基体偏压,薄膜,硬度,摩擦磨损性能

来源: 工具技术 2019年06期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

专业: 金属学及金属工艺

单位: 河南科技大学,河南省机械设计及传动系统重点实验室

基金: 河南省自然科学基金(162300410064),教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-11-0941)

分类号: TG174.4;TG71

页码: 51-54

总页数: 4

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