電弧離子鍍CrN薄膜的組織結構與性能的研究.pdf

1、本文采用電弧離子鍍技術在M2高速鋼和316L不銹鋼基體上制備CrNx薄膜。用X射線衍射儀（XRD）、掃描電鏡（SEM）、顯微硬度計和摩擦磨損試驗機等方法對制備的試樣進行分析，研究考察真空室氣壓及氬氣/氮氣比例對CrNx薄膜組織結構、化學成分、顯微硬度及耐磨性能的影響。結果表明，在M2高速鋼上沉積CrNx薄膜,氮氣氣壓的大小對薄膜的表面形貌有重大影響：隨著氮氣氣壓的升高，薄膜表面的大顆粒數(shù)量減少，尺寸減小，薄膜表面更加平整；隨著氮氣氣壓的

2、升高，薄膜的相結構由Cr+Cr2N混合相轉變?yōu)镃r2N+CrN混合相，高氮氣壓下（大于0.5Pa），薄膜的擇優(yōu)取向為Cr2N（300），實驗中沒有發(fā)現(xiàn)CrN單相結構。在M2高速鋼上沉積CrNx薄膜,隨著氮氣氣壓的升高，薄膜的顯微硬度大大提高，氮氣氣壓為4.0Pa時，達到實驗所測的最大值2237 kg/mm2；隨著氮氣氣壓的升高，薄膜的摩擦系數(shù)明顯減少，氮氣氣壓為4.0Pa時，薄膜的摩擦系數(shù)最小。在316L不銹鋼上沉積CrNx薄膜,氮氣氣

3、壓的大小對薄膜的表面形貌有重大影響：隨著氮氣氣壓的升高，薄膜表面大顆粒數(shù)量減少，尺寸減小，薄膜表面更加平整；隨著氮氣氣壓的升高，薄膜的相結構由Cr+Cr2N混合相轉變?yōu)镃r2N+CrN混合相，高氮氣壓下（大于0.5Pa），薄膜的擇優(yōu)取向為Cr2N（300），實驗中沒有發(fā)現(xiàn)CrN單相薄膜。在M2高速鋼上沉積CrNx薄膜,氬氣/氮氣比例大小對薄膜的表面形貌有重大影響：隨著氬氣/氮氣比例的升高，薄膜表面大顆粒數(shù)量增多，尺寸變大，薄膜表面變粗糙

4、；氬氣/氮氣比例大小影響薄膜的相成分：實驗過程觀察膜層中存在Cr、CrN和Cr2N三種相，氮氣/氬氣比例為0到40％時，膜層由Cr2N+CrN混合相轉變?yōu)镃r2N+Cr混合相，此時薄膜的擇優(yōu)取向為Cr2N（300），實驗中沒有發(fā)現(xiàn)CrN單相薄膜。在M2高速鋼上沉積CrNx薄膜,氬氣/氮氣比例大小影響薄膜的顯微硬度：隨著氬氣/氮氣比例的升高，薄膜的顯微硬度先降低后增加再降低，當氬氣與氮氣比例為25%，達到極小值1776.1kg/mm2，氬

5、氣與氮氣比例為40%，獲得實驗所測的最大值2263kg/mm2。在316L不銹鋼上沉積CrNx薄膜,氬氣/氮氣比例大小對薄膜的表面形貌都有重大影響：隨著氬氣/氮氣比例的升高，薄膜表面大顆粒數(shù)量增多，尺寸變大，薄膜表面粗糙；氬氣/氮氣比例大小影響薄膜的相成分：實驗過程觀察膜層中存在Cr、CrN和Cr2N三種相。氮氣/氬氣比例為0到40%時，膜層由 Cr2N+CrN混合相轉變?yōu)镃r2N+Cr混合相，此時薄膜的擇優(yōu)取向為Cr2N（300）。同