电弧离子镀制备Cr-O-N涂层及生长机理探讨

为了弄清O2和N2的流量变化和基体负偏压对涂层微观结构的影响,利用电弧离子镀技术制备了Cr-O-N涂层,对涂层样品进行了X射线衍射分析,扫描电镜和原子力显微镜观察,电子探针成分分析,结果表明Cr-O-N涂层含CrN和Cr2O3相,衍射峰的择优取向、涂层的表面粗糙度、相含量和化学成分与制备过程中的气体流量、基体负偏压等因素密切相关:随着氧流量的增加,涂层的表面粗糙度上升,涂层中氧元素含量和Cr2O3相含量增多;基体负偏压的升高有利于涂层沿CrN(220),Cr2O3(300)面择优生长和涂层的致密性提高.

N_2∶O_2流量比对多弧离子镀Cr-O-N复合涂层结构及性能的影响

目前,关于N_2∶O_2流量比如何影响Cr-O-N涂层结构和性能的报道较少。采用多弧离子镀技术在硅片(100)和硬质合金基底上沉积了一系列不同N_2∶O_2流量比的Cr-O-N复合涂层;采用X射线衍射仪分析涂层晶体结构;采用共聚焦显微拉曼光谱仪分析薄膜氧化物相结构;采用扫描电镜观察涂层形貌,并通过能谱仪分析其成分;利用原子力显微镜观察涂层表面三维形貌;采用显微硬度仪测量涂层硬度;通过球-盘摩擦磨损仪测量涂层摩擦磨损性能,系统地研究了O_2流量占比对复合涂层结构和性能的影响。结果表明:Cr-O-N复合涂层由CrN和Cr_2O_3复合相组成;随着沉积过程中O_2流量占比的增加,涂层中N和Cr的含量呈下降趋势,而Cr_2O_3含量逐渐增加;随着O_2流量占比的增加,涂层表面形貌发生变化,涂层表面粗糙度在氧气占比为0.34时达到最大值85.86 nm,此时涂层具有最低的摩擦系数0.48;Cr-O-N涂层的硬度高于CrN和Cr_2O_3涂层,摩擦系数比CrN涂层高,但低于Cr_2O_3涂层。