氧含量对高功率脉冲磁控溅射AlCrSiON涂层高温摩擦学性能的影响

摘要

由于真空度的要求,制备氮化物涂层时将不可避免的会有氧的存在,因此了解氧元素对涂层性能的影响至关重要.采用高功率脉冲磁控溅射(HIPIMS)技术在Ar/N2/O2混合气氛下制备AlCrSiON涂层,研究氧含量(0％～30.4％,原子数分数)对涂层结构、力学性能和摩擦学性能的影响及作用机制.结果表明,AlCrSiN涂层由fcc-CrN、β-Cr2N和hcp-AlN组成,AlCrSiON则由(Cr,Al)N、立方Cr2N和(Cr,Al)(O,N)组成.AlCrSiN涂层硬度为(14.3±1.8) GPa,随着氧含量增加至24.3％,涂层硬度增加至(20.1±3.0) GPa;继续增加氧含量则将导致涂层硬度下降.当环境温度由室温增加至400℃,涂层摩擦因数由0.6～0.7增加至0.9;温度升至800℃,涂层摩擦因数降至0.4.氧含量对涂层高温摩擦因数的影响较小,对涂层的磨损率却有着重要影响.当氧含量为30.4％时,AlCrSiON涂层具有最优耐磨损性能.