磁場(chǎng)增強(qiáng)多弧離子鍍CrAlN薄膜制備工藝及組織性能研究.pdf

1、CrAlN薄膜具有優(yōu)異的耐磨損性能和抗高溫氧化能力，而且膜層硬度較高，被廣泛應(yīng)用在高速切削及其他工業(yè)領(lǐng)域中。CrN/AlCrN納米多層薄膜在一定程度上兼顧了CrN薄膜和AlCrN薄膜的優(yōu)點(diǎn)，并且由于膜層的納米尺度效應(yīng)和結(jié)構(gòu)調(diào)制，使膜層性能進(jìn)一步得到改善。
　　本文通過磁場(chǎng)增強(qiáng)多弧離子鍍技術(shù)在M2高速鋼和304不銹鋼上制備了CrAlN薄膜，通過改變外加磁場(chǎng)強(qiáng)度、氮?dú)鈮?、基體偏壓、轉(zhuǎn)速、AlCr靶材電流以及Cr靶材電流等試驗(yàn)參數(shù)分別研

2、究氬氣和氮?dú)鈼l件下等離子體的放電特性。并研究了不同參數(shù)下膜層組織形貌、相結(jié)構(gòu)的變化及機(jī)理以及工藝參數(shù)的改變對(duì)膜層結(jié)合強(qiáng)度、摩擦磨損性能、硬度和耐腐蝕性能的影響。
　　工藝參數(shù)的改變對(duì)放電特性影響很大，線圈電流增加、偏壓增大以及靶材電流提高均能夠提高基體電流，但是基體電流隨著氣壓的升高降低。
　　通過外加磁場(chǎng)的引入，改變了靶材表面弧斑形態(tài)和運(yùn)動(dòng)方式，外加磁場(chǎng)的引入使得CrN/AlCrN納米多層薄膜表面大顆粒相對(duì)于沒有外加磁場(chǎng)的

3、情況下得到很大改善。同時(shí)外加磁場(chǎng)的存在提高了氣體的離化。
　　制備的膜層主要是NaCl類型的面心立方結(jié)構(gòu)，膜層表現(xiàn)（111）面和（311）面擇優(yōu)生長(zhǎng)。工藝參數(shù)的改變對(duì)膜層生長(zhǎng)形態(tài)影響很大，線圈電流、氮?dú)鈮汉突w偏壓的增加能夠顯著提高膜層的致密性，偏壓的提高可以減少膜層表面大顆粒的粘附。AlCr靶材電流以及Cr靶材電流的改變會(huì)改變膜層中Al元素相對(duì)含量，從而影響膜層晶格畸變程度和晶粒的細(xì)化。轉(zhuǎn)速的改變會(huì)使膜層應(yīng)力發(fā)生很大改變。