【摘 要】
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CrN涂层在机械工业具有广泛应用,但传统磁控溅射技术制备CrN涂层存在离化率低、硬度低等缺点。等离子增强磁控溅射技术(PEMS)显著提高了等离子体密度的问题,可制备致密性好、硬
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CrN涂层在机械工业具有广泛应用,但传统磁控溅射技术制备CrN涂层存在离化率低、硬度低等缺点。等离子增强磁控溅射技术(PEMS)显著提高了等离子体密度的问题,可制备致密性好、硬度高及耐磨性好的CrN涂层,但工艺参数对PEMS制备CrN涂层结构及性能影响的研究还有待深入,本文研究了不同偏流及N2流量对等离子增强磁控溅射技术制备CrN涂层结构及性能的影响。结果表明:1)随着偏流的升高,CrN涂层更加致密且柱状晶更细。涂层相从Cr经过Cr2N向CrN转变;沉积速率先降低后基本不变;低偏流下的结合力高于高偏流下结合力;硬度(H)、等效杨氏模量(E*)、H/E及H3/E*2随偏流升高而升高,在3.0 A时达到最大值,在3.0 A后变化不大;摩擦系数先升高后降低,1.5 A时取得最大值6.10 nm且涂层磨损率先降低后基本不变;但在6.0 A时摩擦系数最大值接近,偏流4.5 A时磨损率低、硬度及弹性模量接近最大值,获得最优的综合性能。2)随着N2流量的升高,涂层从Cr相逐步过渡至CrN相;但N2流量的改变对涂层的择优取向的影响并不明显;涂层表面及截面致密度先变小后变大;沉积速率基本保持不变;结合力先升降低后上升,在15 sccm和30 sccm处取最大值和最小值;涂层的H和E*在N2流量25 sccm前呈直线上升在25sccm达到最大值32 GPa和350.4 GPa,从25 sccm升至40 sccm时,H和E*有一个较为明显的下降;H/E和H3/E*2与H的变化呈相同趋势;涂层主要发生粘着磨损且磨损率先降低后升高。
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