封闭磁场非平衡磁控溅射偏压对CrN镀层摩擦学性能影响

采用Teer UDP 650型闭合场非平衡磁控溅射离子镀设备沉积CrN镀层,通过调变偏压获得不同结构和性能的CrN镀层。试验用划痕法测定了镀层结合强度、用球-盘方法测定了镀层摩擦系数和比磨损率、用压入法评价镀层韧性,硬度测试在维氏硬度计上进行。实验结果表明,随着溅射偏压的升高,离子速流提高,偏压过低或过高均使沉积速率下降,-50V^-70V偏压时沉积速率基本保持稳定。CrN镀层的硬度随偏压的升高而升高,但伴随着韧性的下降。高偏压下沉积的镀层摩擦系数呈下降趋势,偏压在-40V^-70V间制备的镀层对磨WC球时几乎不磨损,但当偏压从-70V提高到-80V时,磨损明显加剧。

CrN镀层的微粒磨损性能及其切削行为研究

在TeerUDP 550型闭合场非平衡磁控溅射离子镀设备上制备CrN镀层,以球-盘方法测定的比磨损率和微粒磨损法测定的微粒磨损率评价CrN镀层的耐磨性能,采用高速钢镀层钻头的钻孔数评价镀层的切削性能.结果表明,CrN镀层的微粒磨损率对氮流量(用光谱发射因子OEM值控制)的变化很敏感,而比磨损率却不能反映这种由于氮流量变化带来的镀层结构和性能的变化.在不同偏压条件下所制备的镀层微粒磨损率变化不明显.当微粒磨损率低于某一值时,CrN镀层的钻孔寿命明显提高,而比磨损率则无此规律.

基体位置对封闭磁控溅射制备CrN镀层微观结构和力学性能的影响

为了制备性能优良的CrN镀层,基体在系统中不同位置(一轴、三轴)下采用封闭非平衡磁控溅射制备了CrN镀层,研究了基体位置对镀层微观结构和力学性能的影响。结果表明:基体与靶材的位置对CrN镀层的物相组成无影响,均为CrN(111)、CrN(200)、CrN(220)晶面;在一轴上制备的CrN镀层的晶粒粒径较小,致密度小,厚度约为3.2μm,膜基结合强度为HF4,杂质相Cr_(2)N含量较多,摩擦系数在0.725-0.975之间。三轴上制备的CrN镀层的晶粒粒径较大、致密度高,厚度约为2.2μm,膜基结合强度为HF1,杂质相Cr_(2)N少,摩擦系数在0.525-0.700之间。