離子束輔助真空電弧沉積納米ZrN及(Zr,Me)N薄膜的研究.pdf

1、離子束輔助真空電弧沉積ZrN系薄膜技術(shù)穩(wěn)定可靠,在優(yōu)化工藝條件下能保證薄膜具有良好的沉積工藝穩(wěn)定性和綜合性能:(1)真空度對真空電弧沉積ZrN薄膜結(jié)構(gòu)的擇優(yōu)取向有影響,偏壓對真空電弧沉積ZrN薄膜的結(jié)構(gòu)形態(tài)有影響,較高真空度和較低的偏壓的工藝組合或者較低真空度和較高偏壓的工藝組合沉積的ZrN薄膜就有較好的顯微硬度和結(jié)合力配合;(2)離子束輔助對真空電弧沉積ZrN薄膜組織和性能具有顯著的影響.隨離子束束流和加速電壓的增加,晶粒尺寸細(xì)化,顯

2、微硬度提高,耐磨性和結(jié)合力得到改善.當(dāng)離子束流為150mA、加速電壓為3500 V時,膜層平均晶粒尺寸是9.22 nm,顯微硬度可達(dá)到4142.6 HV<,0025>,膜層的綜合性能可達(dá)到最佳狀態(tài);當(dāng)離子束束流和加速電壓繼續(xù)增大時,薄膜的綜合性能有所下降.(3)沉積溫度的降低有利于真空電弧沉積ZrN薄膜晶粒尺寸的細(xì)化,膜層致密;(4)在離子束輔助真空電弧沉積(Zr,Me)N多元膜中,Ti、Cr、W和AL等多組元的復(fù)合可以顯著細(xì)化(Zr,

3、Me)N薄膜的晶粒,XRD分析表明ZrN(111)存在著明顯的寬化效應(yīng).多元膜的性能測試表明,復(fù)合薄膜具有很高的硬度和耐磨性,結(jié)合力也較好.其中,在離子束流為150mA、加速電壓為3500 V的沉積條件下(Zr,Ti)N多元薄膜的顯微硬度達(dá)4002 HV<,0.025>,臨界載荷Lc=44 N.離子束輔助真空電弧沉積ZrN系薄膜技術(shù)對于提高工具、模具和其它耐磨零件的表面硬度、耐磨性和耐用度有顯著的作用,在金屬切削領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前