加硅CrxN基纳米多层镀层的结构和性能

摘要

本文应用闭合磁场非平衡磁控溅射离子镀方法制备Cr-Si-N薄膜,通过调节Si靶电流改变薄膜中的Si含量.用辉光放电光谱仪(GDOES)分析了薄膜的成分,分别用SEM、TEM和X-Ray等方法观察和分析薄膜的微观结构.结果表明含Si量Cr-N基薄膜的硬度随含硅量的变化明显,含Si为4.1at%的薄膜硬度最高(34.8GPa).X射线衍射和透射电镜分析表明含Si4.1at%的Cr-Si-N薄膜具有明显的纳米多层结构,而当含硅量降低至1.1at%时则未显示调幅结构.薄膜的高硬度与此纳米调幅结构有关.用Pin-on-disc球盘磨损试验机测定的Cr-Si-N薄膜的比磨损率也与含Si量密切相关,含Si量增加,耐磨性提高,摩擦系数也下降.这可能是由于薄膜中的Si3N4在摩擦磨损过程中与空气中的水反应生成了低摩擦系数的SiO2.