磁场及靶基距对CrAlN薄膜性能的影响

摘要

为了改善CrAlN薄膜与基材间的结合强度,提高其耐磨性能。利用阴极弧溅射技术,在45钢基材上沉积了CrAlN薄膜。分析了磁场和靶基距对CrAlN薄膜性能的作用机理,考察了磁场对薄膜的厚度、表面形貌、结合力以及耐磨性能的影响,同时与无磁场时沉积的薄膜进行了对比。结果表明:薄膜膜厚、表面粗糙度、液滴沉积尺寸及数量随着靶基距增大而减小;相较于无磁场样品,有磁场样品的表面粗糙度更小,曲率半径更大,结合力得到了提高。有磁场时界面结合力约为60 N,且随着靶基距变化不大,而无磁场时结合力变化较大。两者在同条件下对比,结合力提高了20%~80%不等;薄膜摩擦系数与磨损率随靶基距增大而减小,同靶基距时有磁场样品的摩擦系数及磨损率较小。当存在磁场且靶基距在160~180 mm时,沉积的CrAlN薄膜性能最优。该研究结果为制备具有更高性能的CrAlN薄膜提供了重要参考。