图书馆-报告库-中国机械工程学会表面工程分会

Poster Presentation脉冲偏压幅值对弧辉复合沉积TiZrN/TiN纳米多层薄膜结构和性能的影响

编号：128 访问权限：Participants Only 更新：2024-04-08 09:40:08 浏览：130次收藏取消收藏

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摘要

随着先进制造业的发展，单元单层氮化物薄膜很难满足苛刻工况条件下的高性能要求，而通过多元复合和多层结构的设计，可以提高基体材料的使役性能，进而提高关键零部件的使用寿命。本文采用电弧离子镀(AIP)和高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)复合技术，在M2高速钢基体和单晶Si片上沉积TiZrN/TiN纳米多层薄膜，探究脉冲偏压幅值对TiZrN/TiN纳米多层薄膜结构和性能的影响规律。研究发现，随着脉冲偏压幅值增加，离子轰击作用增强，有助于减少薄膜表面大颗粒数目，降低薄膜表面粗糙度，薄膜表面粗糙度从0.416μm减小到0.348μm；薄膜厚度先增大后减小，当脉冲偏压幅值为-300V时，基体对沉积离子的吸引作用增加，薄膜厚度达到最大值715nm；薄膜的择优取向由(111)晶面转变为(220)晶面。所制备的TiZrN/TiN纳米多层膜硬度均高于38GPa，是高速钢基体的4倍以上；当脉冲偏压幅值为-200V时，薄膜硬度和弹性模量分别达到最大值47.02GPa和382.28GPa，薄膜耐磨损性能较好，磨损率达到最小值4.38×10^-8mm³/N·mm；此时薄膜的自腐蚀电流密度达到最小值0.566μA/cm²，腐蚀速率最慢。研究结果表明，TiZrN/TiN纳米多层薄膜的硬度、耐磨损性能和耐腐蚀性能相对于高速钢基体都有显著提升，为制备性能优异的纳米多层氮化物薄膜提供了实验依据和技术支撑。