王愉
,
陈畅子
,
吴艳萍
,
冷永祥
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.003
目的 采用高功率脉冲磁控溅射(HIPIMS)制备力学性能优良的氮化铬薄膜.方法 采用HIPIMS技术,利用铬靶及氩气、氮气,在不同峰值功率(52.44,91.52,138 kW)下沉积了氮化铬薄膜.采用X射线衍射技术(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、纳米硬度计、摩擦磨损试验机、划痕仪等评价方法,研究了峰值功率对薄膜组织结构和力学性能的影响.结果 当峰值功率为52 kW时,靶材原子与离子的比值仅为5.4%,所生成氮化铬薄膜的晶粒尺寸较小,薄膜出现剥落的临界载荷为42 N,薄膜的磨损深度达到349 nm;当峰值功率提高到138 kW时,靶材原子与离子的比值为12.5%,在最大载荷100 N时,薄膜也未出现剥落,同时磨损深度仅为146 nm.结论 高的峰值功率能够提高靶材原子离化率和离子对基片的轰击效应,使氮化铬薄膜晶粒重结晶而长大,消除部分应力,使薄膜表现出优良的耐磨性和韧性,因此提高靶材峰值功率可以提高氮化铬薄膜的力学性能.
关键词:
高功率脉冲磁控溅射
,
峰值功率
,
氮化铬
,
薄膜
,
力学性能
钟厉
,
龙永杰
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.06.015
高离化率物理气相沉积是一种新发展起来的脉冲磁控溅射技术(HPPMS),具有溅射靶材原子高度离化与峰值功率超过平均功率等特点.它作为一种新型的离子化物理气相沉积技术,在国内外已经成为一个研究热点,其离子体特性、涂层工艺、高功率脉冲放电等备受国内外学者关注.沉积过程中,离子随着电子碰撞与电荷交换发生电离,并按照双极性扩散理论进行传递.在不同工作气压条件下,离子能量分布表现出不同的特点.在放电过程中使用高的峰值功率脉冲(超出一般沉积技术2~3个数量级)与低脉冲占空比(0.5%~10%)实现高电离(>50%),从而表现出了优良的结合力,在控制涂层结构与降低涂层的内部压力等方面有相当大的优势.从HPPMS技术制备涂层的应用现状出发,介绍了高离化率物理气相沉积涂层的特点、优势以及在制备复合涂层和涂层界面优化等方面的研究进展.探讨了高离化率物理气相沉积涂层的未来发展趋势,对涂层的应用效果进行了分析.
关键词:
高离化率物理气相沉积
,
膜基结合力
,
涂层特性
,
硬质涂层
,
峰值功率
,
离子能量
