Cr基过渡层对CrWN涂层摩擦学性能的影响

摘要

本文探究了Cr过渡层及Cr-CrN过渡层对CrWN涂层耐磨性能的影响,制备具有良好的减磨耐磨性能的CrWN涂层。采用等离子增强磁控溅射工艺,在碳化钨基体表面制备CrWN涂层,Cr-CrWN涂层、Cr-CrN-CrWN涂层。通过扫描电子显微镜,X射线光电子能谱仪,X射线衍射仪,纳米压痕仪,洛氏硬度计和摩擦磨损实验机对涂层表面形貌、力学性能及摩擦磨损性能进行表征及分析。三种CrWN涂层均以面心立方结构的CrN相和W2N相构成。Cr-CrN-CrWN涂层的膜基结合强度最高,为HF1等级。CrWN涂层的硬度为21.5 GPa,引入Cr过渡层及Cr-CrN过渡层均未对涂层硬度及弹性模量造成显著影响。但通过摩擦磨损实验结果表明Cr过渡层及Cr-CrN过渡层均可降低涂层的摩擦系数并提高涂层的耐磨损性能,在稳定摩擦阶段CrCrWN涂层和Cr-CrN-CrWN涂层的摩擦系数分别为0.656,0.703,磨损率分别为1.366×10^(-6)mm^(3)/(N·m)、1.247×10^(-6)mm^(3)/(N·m);且磨损后磨痕表面无犁沟及裂纹,涂层未出现明显剥落。因此,Cr过渡层及Cr-CrN梯度过渡层可改善CrWN涂层的摩擦学性能及结合强度,并提高涂层的耐磨损性能。