论文部分内容阅读
氧化铬作为一种陶瓷材料,具有显微硬度高、抗氧化性能好、摩擦系数小、高温热稳定性好等优点,现已被用作微电子器件的阻挡层和磨损器件的保护层,是一种极有发展前途的硬质涂层.该文采用电弧离子镀技术在不锈钢基体上制备氧化铬涂层及Cr<,2>O<,3>/CrN和Cr-O-N复合涂层,研究了工艺参数对Cr<,2>O<,3>涂层的组织结构和力学性能的影响;初步分析复合涂层的组织结构及抗氧化性能.采用电弧离子镀法成功的制备出了刚玉结构的Cr<,2>O<,3>涂层.镀膜前的轰击作用和电弧电流对Cr<,2>O<,3>涂层的表面形貌和晶体结构有较大影响,低电流时,表面熔滴明显少且均匀.氧流量是制备Cr<,2>O<,3>涂层的关键因素,随着氧流量的增加,沉积速率减小,涂层的表面得到改善.脉冲偏压的引入提高了等离体中荷能离子的能量,强化对涂层的轰击作用;随着偏压的增加,沉积速率先增加后减小,表面熔滴减少,涂层的(300)取向增强.在氧气流量为130sccm、脉冲偏压为-200V时,可得到符合Cr<,2>O<,3>化学计量比的涂层.氧流量和偏压对Cr<,2>O<,3>涂层的硬度、弹性模量、摩擦系数、结合强度影响明显;在V<,b>=-200V和Fo<,2>=130sccm时可以得到性能很好的Cr<,2>O<,3>涂层.利用CrN作为过渡层,可以改善Cr<,2>O<,3>涂层的附着性能,随着CrN过渡层厚度的增加,薄膜的表面变得粗糙,熔滴增多.这说明选择适当厚度的过渡层是非常关键的.电弧离子镀制备的Cr-O-N膜为多晶薄膜,相结构为Cr<,2>O<,3>+CrN,改变O<,2>、N<,2>流量可以改变相的相对含量.在总流量不变的情况下,随着氧流量的增加,薄膜的表面光滑平整,熔滴少.在700℃和800℃时,不锈钢基体上沉积CrN,Cr<,2>O<,3>/CrN,Cr-O-N涂层后,明显改善了基体的抗氧化性能.但各涂层的氧化过程有所不同,Cr-O-N抗氧化性能最好,Cr<,2>O<,3>/CrN次之,CrN较差.