沉积压力对石墨共溅射沉积(AlTiVCrNb)CxNy涂层结构及摩擦学性能的影响

目的研究不同沉积压力对磁控溅射(AlTiVCrNb)CxNy涂层微观结构及摩擦学性能的影响。方法采用非平衡射频磁控溅射法制备(AlTiVCrNb)CxNy涂层,利用相关设备分析涂层成分、形貌、晶向结构及各元素的化学形态,进一步采用纳米压痕仪、往复滑动摩擦磨损试验机和白光干涉形貌仪,对涂层的硬度、弹性模量和摩擦磨损性能进行表征。结果随着沉积压力的增大,(AlTiVCrNb)CxNy涂层表面形貌由分散柱状转变为花朵形柱状聚集,涂层截面形貌间隙度呈现先降低、后升高的趋势。在沉积压力为0.4 Pa时,涂层的致密性达到最优。(AlTiVCrNb)CxNy涂层的硬度和弹性模量随着沉积压力的增大,因受涂层中碳sp3键相对含量变化的影响,呈现出先升高、后降低的趋势,硬度最大值为21.23 GPa。在沉积压力为0.4 Pa、载荷为5 N时,涂层在摩擦磨损过程中因sp2团簇在对磨球表面形成质量较良好碳转移膜,(AlTiVCrNb)CxNy涂层的平均摩擦因数及磨损率达到最低,分别为0.261和0.69×10^(-6)mm^(3)/(N·m)。结论沉积压力的变化对(AlTiVCrNb)CxNy涂层的微观结构、力学性能及摩擦学性能产生较大影响,通过石墨共溅射可以制备出结构组织优良、摩擦性能较优异的(AlTiVCrNb)CxNy涂层。