【摘 要】
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设计了一套电子源辅助中频孪生非平衡磁控溅射装置,在单晶硅、高速钢、硬质合金衬底上制备了CrN和CrTiAlN薄膜,研究了气体流量、衬底偏压、溅射功率对薄膜结构和性能的影响.(
【机 构】
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武汉大学加速器实验室 430072
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设计了一套电子源辅助中频孪生非平衡磁控溅射装置,在单晶硅、高速钢、硬质合金衬底上制备了CrN和CrTiAlN薄膜,研究了气体流量、衬底偏压、溅射功率对薄膜结构和性能的影响.(1)X射线衍射表明,在N2/( N2+Ar)比例低于60％时,CrN薄膜呈明显的(200)结构,当N2/(N2+Ar)高于60％时,出现含Cr2N 的多晶结构.沉积速率在8.5~12.5μm/h 之间,显微硬度为10~18GPa.(2)衬底偏压对沉积速率、薄膜结构和显微硬度都有重要影响.在较低偏压下得到的薄膜以CrN(200)为主;在较高偏压下出现(200)和(111)相.AFM 和SEM 测试表明,在较低偏压下沉积的样品呈纤维状微结构,在Vb>25 V 时,样品呈现柱状结构.(3)研究了衬底偏压、沉积气压对CrTiAlN薄膜机械性能的影响,在-200 V 衬底偏压下薄膜的显微硬度为28.5 GPa,对Si3N4 的平均摩擦因子为0.7,磨损速率为3.6×10-15m3/N·m.最高硬度为29 GPa,最低摩擦因子0.37,在质量分数为3.5 ％ NaCl 腐蚀溶液中,CrN、CrTiAlN 涂层高速钢的抗腐蚀性能得到提高,CrTiAlN 的抗腐蚀性能优于CrN.
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