基体偏压模式对CrN薄膜结构和阻氢性能的影响

• 作者: 张辉 王晓波 张炜鑫 巩春志 田修波
• 来源期刊: 真空
• 学科: 工学
• 关键词: 基体偏压模式 CrN 高功率脉冲磁控溅射 阻氢 高温抗氧化
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 薄膜|Thin Film
• 页码范围: 18-23
• 页数: 6页
• 分类号: TG174
• 语种: 中文
• DOI: 10.13385/j.cnki.vacuum.2022.01.04

摘要

为了避免金属材料因为氢扩散而导致的失效,通常在其表面制备氧化物或氮化物等的阻氢薄膜,而薄膜的微观组织、晶体结构等对其阻氢性能的影响显著.本文在不锈钢基体上制备出CrN阻氢薄膜,系统研究了高/低基体偏压调制模式对CrN薄膜结构和阻氢等性能的影响.采用高功率磁控溅射技术在四组基体偏压模式下分别制备了具备一定高温抗氧化性的CrN阻氢薄膜.结果表明:20min×3模式下薄膜为双层结构,其余均为单层薄膜;基体偏压为100V和500V时,膜层受离子的轰击效果差别很大;10min×6模式下因为频繁地变换基体偏压,柱状晶来不及生长就被打碎,膜层最薄,但晶粒细化,膜层致密度最高;20min×3模式下,薄膜的氢抑制率最高,达到95.7％,氢原子的扩散系数最小,相比于316L不锈钢基体降低了3个数量级;四种基体偏压模式下,CrN薄膜的高温抗氧化性能区别不大,其单位面积氧增重均约为316L不锈钢基体的一半,即实验制备的CrN薄膜抗氧化性能比316L不锈钢基体提高1倍,其均具备优异的高温抗氧化性能.