N2流量比对复合磁控溅射Zr-B-N薄膜结构和性能的影响

• 作者: 刘艳梅 唐宽瑜 姜肃猛 林伟 王铁钢 郭玉垚
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 纳米复合薄膜 Zr-B-N薄膜 显微硬度 膜/基结合力 摩擦系数
• 年，卷（期）: 2018,（11）
• 所属期刊栏目: 膜层材料与技术
• 页码范围: 210-217
• 页数: 8页
• 分类号: TG174.44|TB114.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.11.030

摘要

目的 在反应沉积时补充金属离子,增加薄膜中金属氮化物硬质相的数量,优化复合磁控溅射Zr-B-N薄膜的制备工艺,揭示N2流量比(N2/(N2+Ar))对Zr-B-N薄膜结构和性能的影响规律,进一步强化Zr-B-N纳米复合薄膜.方法 采用高功率脉冲磁控溅射和脉冲直流磁控溅射复合镀膜技术沉积Zr-B-N薄膜,借助X射线衍射仪、能谱仪、扫描电镜、纳米压痕仪、划痕测试仪和摩擦试验机,研究N2流量比对Zr-B-N薄膜成分、微观结构、力学性能和摩擦性能的影响.结果 Zr-B-N薄膜具有典型的纳米复合结构,即BN非晶层包裹着ZrB2、Zr3N4、Zr2N、ZrN等纳米晶,所有Zr-B-N薄膜均沿(100)晶面择优生长.随着N2流量的增加,(100)晶面的衍射峰宽化加剧;薄膜硬度由36.2 GPa下降到21.0 GPa;膜/基结合力逐渐增强,临界载荷从34.8 N增加到55.8 N;摩擦系数逐渐增大.当N2流量比为42.9％时,摩擦系数相对较低,约为0.48,归因于薄膜内形成了沿(220)晶面生长的ZrN相,从而起到了良好的减摩作用.结论 当N2流量比为42.9％时,Zr-B-N薄膜具有纳米复合结构和良好的各项性能.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	姜肃猛	中国科学院金属研究所 材料表面工程研究部	9	28	2.0	5.0
2	王铁钢	天津职业技术师范大学天津市高速切削与精密加工重点实验室	33	28	3.0	4.0
3	刘艳梅	天津职业技术师范大学天津市高速切削与精密加工重点实验室	11	4	1.0	2.0
4	郭玉垚	天津职业技术师范大学天津市高速切削与精密加工重点实验室	5	4	1.0	2.0
5	唐宽瑜	天津职业技术师范大学天津市高速切削与精密加工重点实验室	3	0	0.0	0.0
6	林伟	天津职业技术师范大学天津市高速切削与精密加工重点实验室	1	0	0.0	0.0