脉冲偏压对电弧离子镀CrN_x薄膜组织结构与性能的影响
脉冲偏压 电弧离子镀CrAlN 2006
收稿日期 :2006203206 基金项目 :国家高技术发展计划 (863) 资助项目 (No. 2002AA302507) 3 联系人 : Tel :0411284708380 ,E2mail :gqlin @dlut . edu. cn
(大连理工大学三束材料改性国家重点实验室 大连 116024)
Study of CrAl N Deposited by Pulsed Bias Arc Ion Plating
Lu Guoying and Lin Guoqiang 3
( State Key Laboratory of Materials Modification by Laser , Ion and Electron beams , Dalian University of Technology , Dalian 116024 , China)
第 26 2006
卷 年
第 6 期 11 、12 月
CHINESE
真 空 科 学 与 技 术 学 报
JOURNAL OF VACUUM SCIENCE AND TECHNOLOGY
441
脉冲偏压电弧离子镀 CrAlN 薄膜研究
卢国英 林国强 3
电参数
其它参数
试样 脉冲偏 频 占空 Al 靶 Cr 靶 Ar 气 N2 气 号 压幅值 率 比 弧流 弧流 分压 分压
V kHz % A
A
表面处理文章专题题录
吴玉程， 陈文辉， 舒霞等． 属功能材料 ， ０ ， （ 金 ２ ５１ ２ ０ ２）
◆热处理对化学沉积 Ｎｉ ｎＦ） － （ｅ Ｐ合金结构和性质的影 Ｚ －
等． 大连铁道学院学报 ，０ ５２（） ２０ ，６４
ＯＦ ・ 合金化学镀工艺及其耐蚀性研究． Ｐ ｅ 王玲玲， 黄 孟岩，
桂芳． 湖南大学学报（ 然科学版） ０５３（ 自 ， ０， ６ ２ ２） ◆乙二胺在化学沉积 Ｎ 卜Ｂ合金中的机理． 王森林． 电化
学， ０５ １（） ２０ ，１４
◆化学沉积 Ｎ — － 合金及其性能． ｉ Ｍｏ Ｐ 王森林 ， 蓝心仁， 黄婷婷等． 电化学 ，０ ５ １（） ２ ０ ，１ ２ ◆电化学沉积Ｎ 卜ｗ合金纳米晶镀层的组织与硬度研究．
◆光化学沉积法制备掺杂ＴＯ 薄膜． 袁章福， ｉ 李斌， 徐聪等．
北京科技大学学报 ，０ ５２ （ ２ ０ ，７ ） ６
国钨业 ，０５ ２（） ２０ ，０５
◆锥彤双螺杆磨损机理及抗磨技术． 初起宝， 董力群豫 塑
技 术与 装 备 ，０ ５ ３ （ １ ２ ０ ， １１）
２ ０ ，０ｚ ） ０ ５ ３ （１
杨德仁等． 无机材料学报 ，０ ５２ （ ２０ ，０６ ）
◆浸镀处理及其在印刷电路板上的应用． 魏良， 唐电，王
欣等． 金属热处理 ，０５ ３（１ ２ ０ ，Ｏ ） ｚ 陈宗璋． 中国有色金属学报 ，０５ １（０ ２０ ，５１）
何莉萍 ， 肖 赵彦辉， 微， 林国强等． 真空科学与技术学报，０５２（ ◆含钙阳极氧化铝的制备及其体外性能昃 振军， ２０ ，５ ） ５
脉冲电压对HPPMS制备CrN薄膜的组织结构与力学性能的影响
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟脉冲电压对HPPMS 制备CrN 薄膜的组织结构与力学性能的影响采用复合高功率脉冲磁控溅射技术在单晶Si 片、高速钢和玻璃上制备CrN 薄膜。
分别研究了脉冲电压在500，600，700，750 V 时对薄膜的组织结构和力学性能的影响。
结果表明，随着脉冲电压的增加，靶材离化率增加，靶电流以及溅射原子离子数量级能量均增大，使得沉积的薄膜组织结构更加致密，晶粒逐渐细化，表面更加光滑，硬度提高。
高功率脉冲磁控溅射技术具备了磁控溅射技术制备的薄膜表面光滑优势，以及电弧离子镀高离化率特点，获得了结构性能优异的CrN 薄膜。
相对于应用广泛的TiN 薄膜，CrN 薄膜除同样具有较高的硬度及热稳定性外，还具有更低的摩擦系数和残余应力，以及更优异的韧性和耐腐蚀性能，被广泛应用与各种抗磨损场合，如内燃机活塞环的耐磨、耐腐蚀镀层。
目前CrN 薄膜的制备方法主要是电弧离子镀和直流磁控溅射，电弧离子镀具有离化率高、沉积速率快、附着力好等优点，但是弧源提供的金属等离子体中存在大量液滴，导致被沉积薄膜表面存在大颗粒，严重影响薄膜表面粗糙度；而磁控溅射靶材离化率低，金属大多以原子状态存在，导致膜基结合力较差，涂层易剥落失效。
磁控溅射和多弧离子镀技术都不可避免地存在一些缺点，为了研发更多实用的高质量涂层及其在工业的推广，真空技术网(chvacuum/)认为探讨新型涂层制备技术已成为涂层领域的迫切需求。
高功率脉冲磁控溅射( High power pulse magnetron sputtering，HPPMS) 是利用较高的脉冲峰值电压和较低的脉冲占空比来产生高溅射金属离化率的一种磁控溅射技术，它具备了电弧离子镀高的离化率和直流磁控溅射无大颗粒的优。
弧电流对电弧离子镀CrN硬质涂层组织性能的影响
图 4 不同弧电流下 CrN 晶面衍射峰的强度变化 Fig． 4 Diffraction peak i current
2． 4 弧电流对 CrN 涂层微观组织的影响 图 5 为不同弧电流下 CrN 涂层的 TEM 微观组
织形貌。可见，随着弧电流的增大，CrN 涂层晶粒得 以细化； 但进一步增大弧电流，晶粒又逐渐粗化。在 弧电流为 65A 时，CrN 涂层的晶粒细小，其尺寸约为 20nm，如 图 5b 所 示； 当 弧 电 流 较 低 （ 55A） 或 较 高 （ 75A） 时，CrN 涂层晶粒粗大，其尺寸在 50 ～ 100nm 范围，如图 5a，c 所示。
CrN 涂层的生长是粒子、离子的堆积效应和轰 击效应相互作用的结果。而弧电流影响了阴极弧源 产出等离子体的数量，改变了等离子体对基体及涂 层表面的轰击能量。对面心立方结构的 CrN 晶体 而 言，（ 111 ） 晶 面 的 表 面 能 最 小，在 弧 电 流 较 低 （ 55A） 的条件下，涂层沿低指数 （ 111 ） 晶面择优生 长。当弧电流较高（ 65A，75A） 时，涂层不再沿表面 能较低 的 （ 111 ） 晶 面 生 长，而 是 沿 表 面 能 较 高 的 （ 200） 和（ 220） 晶面择优生长，这是由于在满足所需 能量的条件下，高指数晶面具有更高的位错台阶密
1 实验方法
镀膜在 MIP-8-800 型电弧离子镀设备上进行， 实验所用的阴极靶材是金属铬 （ 99% ，质量分数） ， 基材为钛合金 TC4 （ Ti-6Al-4V） 。将基材加工成尺 寸为 15mm × 10mm × 1． 5 mm 试样，经过预磨、抛 光处理，再用乙醇、丙酮超声波清洗，风干。镀膜前 将真空室抽至 7 × 10 － 3 Pa，通入氩气，并逐渐施加偏 压约至 － 800V，占空比为 30% ，对试样进行溅射清 洗 5min，以击落掉基材上吸附的杂物，同时也为增 加涂层与基材间的结合，随后进行涂层沉积，沉积参 数为： 脉冲偏压为 － 150V，占空比为 30% ，氮气压强
电弧离子镀CrN薄膜的制备及性能研究
电弧离子镀CrN薄膜的制备及性能研究摘要：本文详细研究了电弧离子镀制备CrN薄膜的工艺条件与其在不同的应用场合下的性能。
通过优化工艺参数，成功制备出了具有高度致密性、良好结晶性、优异耐磨性和高温稳定性的CrN薄膜。
同时，对其硬度、摩擦系数、粘附力、氧化性能、耐腐蚀性能和摩擦磨损性能等方面进行了测试和分析。
结果表明，电弧离子镀CrN薄膜具有优异的性能，适用于高硬度、高耐磨和高温环境下的应用，为相关领域的研究和应用提供了有力的支撑。
关键词：电弧离子镀；CrN薄膜；工艺优化；性能评价正文：一、介绍CrN薄膜是一种常用的表面修饰材料，具有很好的耐磨、耐腐蚀、高温稳定等特点，可广泛应用于航空、车辆、重型机械、电子等领域。
电弧离子镀是一种常用的制备CrN薄膜的方法，其特点是制备工艺简单、成本低廉、膜层致密且均匀。
因此，本文以电弧离子镀为研究对象，探究其制备CrN薄膜的工艺条件及其在不同应用场合下的性能表现，以期为该材料的研究和应用提供一定的参考。
二、实验材料与方法1. 实验设备本实验采用的电弧离子镀设备为QLK-800电弧离子镀设备。
实验采用切割钢（S45C）作为基板。
2. 实验材料本实验采用的制备CrN薄膜所需材料为纯度为99.9%的Cr和N。
3. 实验步骤(1) 基板表面处理：首先对基板进行表面清洁和抛光处理，以确保薄膜成分均匀、密度高。
(2) 电弧离子镀CrN薄膜：在制备氮气气氛下，将纯度为99.9%的Cr和N在离子镀炉中进行电弧离子镀，通过调节气压、电弧电流、电极距离等参数，实现薄膜成分控制和形貌控制。
(3) 薄膜性能测试：对制备的CrN薄膜进行硬度测试、摩擦系数测试、粘附力测试、氧化性能测试、耐腐蚀性能测试、摩擦磨损性能测试等。
同时，对样品进行金相显微镜、扫描电镜等表征和分析。
三、实验结果与分析1. 工艺条件优化通过对电弧离子镀CrN薄膜的加工参数进行调节和优化，成功制备出具有高度致密性、良好结晶性、优异耐磨性和高温稳定性的CrN薄膜。
脉冲偏压电弧离子镀
脉冲偏压电弧离子镀
脉冲偏压电弧离子镀是一种先进的表面处理技术，通过利用高能离子束对材料表面进行镀覆，可以显著改善材料的性能和功能。
这种技术广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
脉冲偏压电弧离子镀的原理是利用离子束的高能量和高速度，将金属材料的离子镀覆在目标材料的表面上。
这种离子束具有较高的穿透力和沉积速度，可以在表面形成坚固、致密的镀层。
与传统镀层技术相比，脉冲偏压电弧离子镀具有以下几个显著的优势。
脉冲偏压电弧离子镀可以实现高质量的镀层。
离子束的高能量和高速度使得镀层在表面形成紧密的结构，具有良好的附着力和耐腐蚀性。
这种镀层不仅可以提高材料的表面硬度和磨损性能，还可以增强材料的耐热性和耐腐蚀性，延长材料的使用寿命。
脉冲偏压电弧离子镀具有良好的选择性。
离子束可以准确地定位在目标材料的表面上，避免了传统镀层技术中常见的镀层不均匀和浪费材料的问题。
这种选择性镀覆不仅可以节约原材料的使用，还可以提高镀层的质量和稳定性。
脉冲偏压电弧离子镀还可以实现多层镀覆。
通过调整离子束的能量和时间，可以在目标材料的表面形成多层结构，从而进一步提高材料的性能和功能。
这种多层镀覆不仅可以改善材料的表面光洁度和平整度，还可以增加材料的导热性和电导率，满足不同领域对材料
的特殊要求。
脉冲偏压电弧离子镀是一种先进的表面处理技术，可以显著改善材料的性能和功能。
这种技术具有高质量的镀层、良好的选择性和多层镀覆等优势，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
脉冲偏压电弧离子镀的发展将进一步推动材料科学和工程技术的进步，为人类社会的发展做出重要贡献。
脉冲偏压对电弧离子镀CrN-sub-x-sub-薄膜组织结构与性能的影响
第 5期
脉冲偏压对电弧离子镀 C rN x 薄膜组织结构与性能的影响
75
后硬度略有下降并趋于稳定。这是由于提高脉冲偏 压能显著增加轰击粒子的能量, 单位时间内轰击薄 膜表面的粒子数量增多, 薄膜沉积速率得到提高, 制 备出的薄膜孔隙 少、致密 度高, 表现 出高的薄膜硬 度。另一方面, 高速离子和中性原子轰击薄膜表面 时会把薄膜中的原子从阵点位置碰撞离位, 进入间隙 或晶格中, 对位错的运动产生钉扎效应 [ 11] , 从而在一 定范围内使薄膜硬度增加。但是当偏压超过某一临 界值后, 图 1显示出强轰击作用将使薄膜表面出现更 多的凹坑, 造成涂层孔隙增多, 导致硬度有所下降。 另外, 在脉冲偏压达到 - 150V之后, C r粒子数量的增 多使薄膜组织逐渐由 C rN 单相结构变为 C r, C r2N, CrN三相结构 (图 2), 也会限制硬度的进一步提高。
择优生长。继续升高脉冲偏压, 入射粒子的能量继 续增加, 基体温度升高, 有利于沉积粒子在基体表面 的迁移; 另外, 高指数面具有更高的台阶密度, 为晶 体生长提供了更多的形核位置, 所以表面能较高的 ( 200) 和 ( 220) 面成为主要生长方向。 2. 3 薄膜的硬度
多弧离子镀大颗粒的去除及脉冲偏压对膜层特性的影响研究
(5) The pulsed bias can make the plasma sheath fluctuate and prevent the big particles in lower speed from reaching the substrate surface. Simultaneously, the sputtering effect of the pulsed bias can inhibit the growth of big particles on film, thus improve the surface topography of film.(6) The 90° bend magnetic filter can interdict the transport of big particles effectively and can eliminate most of particles. Combined with the pulsed bias, the filter was used to produce the tetrahedral amorphic carbon film (ta-C) which achieve the higher standard of surface particles. Thereinto, the particle density can be decreased below0.55/100 μm2, the ave rage diameter can be less than 0.29 μm and the carbon film can achieve the generic surface finishment of film produced by magnetron sputtering.KEYWORDS:Multi-arc ion plating, Big particles, Magnetic filter, Pulsed bias, Tetrahedral amorphic carbon (ta-C) film目录第一章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 多弧离子镀的基本原理与结构 (2)1.3 多弧离子镀大颗粒问题研究现状 (3)1.4 四面体非晶碳（ta-C）膜 (4)1.5 研究思路与目的 (5)第二章大颗粒的产生以及去除理论分析 (6)2.1 大颗粒的产生 (6)2.2 大颗粒的运输过程 (6)2.3 大颗粒的去除理论 (7)2.3.1 大颗粒发射的抑制 (7)2.3.2 大颗粒运输过程中的过滤 (8)2.3.3 脉冲偏压对大颗粒的抑制作用 (11)2.3.3.1 脉冲偏压的溅射作用 (11)2.3.3.2 等离子体鞘层对大颗粒的抑制 (11)第三章实验设备、方法及分析测试 (15)3.1 脉冲偏压磁过滤多弧离子镀设备 (15)3.2 四面体非晶碳（ta-C）膜的制备 (17)3.3 分析测试方法及仪器 (18)第四章采用弯管磁过滤器去除大颗粒的研究 (20)4.1 弯管磁过滤器结构设计的关键因素 (20)4.2 弯管磁过滤器效率的提升 (23)4.2.1磁过滤器线圈电流对其效率的影响 (24)4.2.2磁过滤器机械挡板孔径对其效率的影响 (25)4.2.3磁过滤器弯管偏压对其效率的影响 (28)4.2.4磁过滤器的整体效率 (29)4.3 弯管磁过滤器的大颗粒去除效果 (31)4.4 本章小结 (33)第五章采用脉冲偏压改善膜层综合性能研究 (35)5.1 膜层制备参数设计 (35)5.2 脉冲偏压对膜厚与硬度的影响 (35)5.3 脉冲偏压对膜层大颗粒的影响 (37)5.4 脉冲偏压对膜层键价结构的影响 (39)5.5 本章小结 (41)第六章总结与展望 (42)6.1 全文总结 (42)6.2 展望 (43)参考文献 (44)图1.1 多弧离子镀机构示意图 (3)图2.1 等离子体鞘层及其压降分布 (12)图3.1PIS1500型离子镀膜设备原理 (15)图3.2PIS1500型离子镀膜设备 (16)图3.3 碳原子的三种轨道杂化方式 (17)图4.190°磁过滤弯管模型图及实物图 (21)图4.2 过滤器磁场强度与电流之间的关系 (22)图4.3 过滤器电路简图 (23)图4.4 不同磁场电流情况下束斑照片 (24)图4.5 过滤器磁场电流对离子电流的影响 (25)图4.6 不同机械挡板孔径条件下束斑照片 (26)图4.7 机械挡板孔径对离子电流的影响 (27)图4.8 过滤器弯管偏压值对离子电流的影响 (28)图4.9不同制备参数样品显微镜照片 (32)图5.1 基片偏压与膜厚及硬度的关系 (36)图5.2 不同脉冲偏压样品显微镜照片 (38)图5.3 脉冲偏压对大颗粒的影响 (38)图5.4 不同脉冲偏压样品拉曼光谱 (39)图5.51200V脉冲偏压下制备的Ta-C薄膜拉曼光谱 (40)图5.6 脉冲偏压与拉曼峰强度比值I D/I G (40)表2.1 电弧等离子体中离子参数 (9)表4.1 碳靶大颗粒尺寸及其拉莫尔半径 (20)表4.2 过滤器弯管内磁场强度计算值及实测值 (22)表4.3 孔径110mm挡板不同直径范围的离子电流通过比率 (27)表4.4 弯管磁过滤器的通过效率 (30)表4.5ta-C样品制备参数 (31)表4.6ta-C样品表面参数与颗粒统计 (31)表5.1 不同脉冲偏压样品膜厚与硬度值 (36)表5.2 不同脉冲偏压样品表面颗粒统计 (37)第一章绪论第一章绪论1.1 研究背景电镀为各类工业产品提供了防护性、装饰性和功能性涂层，在国民经济以及各行各业中，一直占据着举足轻重的地位，但是，电镀过程中需要种类繁多的电镀液以及化学试剂，因此生产环节不可避免地产生大量环境污染物。
离子镀crnx梯度膜组织结构及性能研究
直升飞机在海洋环境或沙漠地带服役时,其压气机叶片等部件会直接受到高速、高压、潮湿气流中尘埃、沙粒的冲刷和腐蚀,其中由冲蚀磨损和腐蚀造成的损伤与失效尤为突出。因此研制一种耐腐蚀、抗冲蚀的涂层对于保护压气机叶片具有重要意义。<br>
本文采用阴极电弧离子镀膜技术在1Cr13,1Cr11Ni2W2MoV钢基材上制备了ZrN梯度膜、Zr/ZrN多层膜和TiN/ZrN多层膜。采用中性盐雾腐蚀试验研究了
85%完全失效;经EDS和XRD检测,样品腐蚀产物为Fe2O3和Fe3O4的混合物;镀层的内部缺陷(如微孔)和液滴导致薄膜发生孔蚀、隙缝腐蚀和电偶腐蚀;其抗腐蚀性能主要与薄膜的孔隙率有关,氮化物保护实质是隔离保护。<br>
3、通过调整镀膜周期,制备出层次清晰、膜层致密的Ti/TiN/Zr/ZrN多元多层膜,膜总厚度约18微米,硬度在2600~3100HV之间,膜基划痕临界载荷
65N以上。<br>
4、冲蚀实验表明,TiN/ZrN多层膜为硬脆膜,30°攻角下,涂层冲蚀机制表现为微切削和微断裂;而基体材料冲蚀机制为典型的微切削和塑性变形。在90°攻角下,涂层冲蚀机制表现为微断裂和疲劳;而基体冲蚀机制为塑性变形和反复挤压。
8.期刊论文张津.黄奇.许洪斌离子渗氮和离子镀复合处理研究-现代制造工程2002(10)
该论文选用了微波-ECR等离子体增强沉积和电弧离子镀技术作为研究手段。
主要结论:
该论文利用微波-ECR等离子体增强沉积装置先在模拟材料45#钢上沉积Zr-N、Ti-N薄膜,主要研究N2分压和偏压的影响。结果表明:Zr-N薄膜结构受N2分压和偏压的影响较大,而Ti-N薄膜则不明显。随N2分压增加,Zr-N薄膜硬度在(19.8~26.3)GPa之间变化,先增加后降低,Ti-N薄膜硬度一直增加,在(23.0~28.2)GPa之间变化。随偏压的增加,Zr-N、Ti-N薄膜硬度均呈先增加后降低趋势,Zr-N薄膜硬度在(20.0~26.0)GPa之间变化,Ti-
偏压占空比对电弧离子镀氮化物薄膜结构和性能的影响
偏压占空比对电弧离子镀氮化物薄膜结构和性能的影响过渡族金属的氮化物,例如TiN薄膜、CrN薄膜、ZrN薄膜具有高熔点、高硬度、良好的热稳定性、抗腐蚀性以及抗氧化性等,因此被广泛地用在刀具表面做强化材料。
这类氮化物薄膜一般是柱状结构,抗高温能力较差。
TiAlN膜、TiCrN膜这些复合薄膜具有更高的热硬度和抗高温的能力。
脉冲偏压阴极电弧离子镀技术具有沉积温度低、薄膜质量好和低应力等优点。
为了进一步研究常用氮化物薄膜在不同占空比条件下的性能,本文采用脉冲偏压阴极电弧离子镀技术,制备了TiN、CrN、ZrN和TiAlN薄膜,并研究了不同占空比（10%、30%、50%、70%、100%）对其表面形貌、相组成、力学性能以及摩擦磨损性能的影响,结果发现：（1）随着占空比的增加,TiN薄膜表面的白亮色的大颗粒与凹坑的数量先减少再增加,占空比为70%时,TiN薄膜的表面粗糙度最小。
其硬度随着占空比的增加先增大后减小,占空比为70%时,TiN 薄膜的显微硬度值最大,磨损率最低为1.3×10~(-14)m3/Nm。
在干摩擦条件下,占空比对所制备的TiN薄膜的摩擦系数影响不大。
（2）随着占空比的增加,CrN薄膜表面的大颗粒与凹坑数量先减少再增加,占空比为70%时,CrN薄膜的表面粗糙度最小,摩擦系数最小。
其硬度随着占空比的增加先增大后减小,占空比为30%时,CrN薄膜的显微硬度值最大,TiN薄膜的磨损率最低,其值为0.5×10~(-14)m3/Nm。
CrN薄膜由CrN相和Cr_2N相组成。
（3）随着占空比的增加,ZrN薄膜表面的白两色的大颗粒与凹坑数量先减少再增加,占空比为50%时,ZrN薄膜的表面粗糙度最小,摩擦系数最小。
其硬度随着占空比的增加先增大后减小,占空比为70%时,ZrN薄膜的显微硬度值最大,磨损率最低,值为1.9×10~(-14)m3/Nm。
ZrN薄膜的衍射峰主要有（111）、（200）、（311）。
CrN膜层结构对其性能的影响
对其性能特别是膜基结合力的影响，为硬用6Crl3Mo不锈钢，试样尺寸为D 25 mmX5 mm.首先试样经机械磨抛至表面粗糙度 RW0. 1 pm,然后清洗进行镀膜.采用国产定制十 二弧源真空阴极电弧离子镀膜装置制备CrN膜，所 用Cr靶纯度$99.5%，氮气及氮气纯度大于 99. 999%,沉积温度350〜400 °C.其中靶电流90〜 100 A,偏压一100〜一150 V,N2 压强 1. 2〜1. 5 Pa. 制备单层结构时，先沉积约200 nm的Cr层后一直 生长CrN层,而多层结构则是保持Cr层与CrN层 比例为! i&N = 1 : 6的调制比，每一周期约560 nm,重复多周期.
量及尺寸均在增大，从而导致膜层表面质量逐渐恶 化•这主要是由于膜层增厚靠沉积时间的增加来实 现的，随着沉积时间的加长，涂层中积累更多的熔滴 颗粒，同时，靶工作时间延长，表面熔池温度也会逐 渐升高，溅射出更大的熔滴颗粒，最终使涂层中出现 更多数量及更大尺寸的颗粒.
图3为单层结构CrN膜的XRD相结构分析图 谱.从3图可见，膜层主要由面心立方结构得CrN 相组成，在（111） , （200） , （220） , （311）和（222）方向 上都出现衍射峰，并且呈沿（111）方向择优取向生 长.因CrN层较厚，未检测到Cr底层的信息.
第13卷第3期 2 0 19年9月
材料研究与应用 MATERIALS RESEARCH AND APPLICATION
文章编号：1673-9981(2019)03-0195-07
Vol. 13,No. 3 Sept. 2 0 19
CrN膜层结构对其性能的影响
林松盛，黄儒明，苏一凡，石倩，韦春贝，代明江
脉冲偏压对多弧离子镀TiAlN薄膜的成分和结构的影响研究
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟脉冲偏压对多弧离子镀TiAlN 薄膜的成分和结构的影响研究采用多弧离子镀在高速钢基底上沉积TiAlN 薄膜。
利用扫描电镜(SEM)观测薄膜的表面形貌；用EDS 分析薄膜表面的成分；用表面轮廓仪测试薄膜的厚度并结合沉积时间计算出沉积速率；用维氏硬度仪测量薄膜的硬度；用XRD 表征薄膜的微观结构。
结果表明，随着偏压峰值的增大，表面大颗粒逐渐减少，致密性逐渐变好，薄膜硬度也随之增加。
沉积参数对薄膜成分有影响，偏压峰值对薄膜中Al 含量有较明显的影响，而占空比则主要影响Ti 含量。
本文对实验结果进行了较详细的讨论和分析。
TiN 作为第一代硬质薄膜材料因其具有高硬度，低摩擦系数，良好的导电导热性被广泛应用于刀具模具的生产方面。
但随着人们对薄膜材料的要求日渐提高，TiN 由于高温抗氧化性较差，已不能满足在高温、高速切削、干切削刀具、模具等机械加工领域的要求。
TiAlN 薄膜是在TiN 基础上发展起来的一种新型多元薄膜涂层材料，人们在TiN 中添加Al 元素形成TiAlN 薄膜，Al 元素在高温时易形成氧化铝，在很大程度上可以有效提高薄膜的高温抗氧化性能。
TiA1N 薄膜集TiN 和A1N 薄膜的高硬度、高氧化温度、好的热硬性、强附着力、低摩擦系数、低导热率等优良特性于一身，在机械、导电以及抗氧化和抗腐蚀等方面取得了让人满意的结果。
因此TiAlN 被认为是较TiN 更有前途的新型涂层材料，被广泛应用到各个领域，例如微型高精密轴承、运载飞机、卫星等方面。
国内外的许多研究人员运用很多工艺来制备TiAlN 薄膜，并且做了大量的研究工作，也发现离子镀膜工艺参数对薄膜结构和性能有很重要的影响，如沉积气压、温度、氮气流。
脉冲负偏压幅值对复合离子镀制备TiCN薄膜结构和性能的影响
脉冲负偏压幅值对复合离子镀制备TiCN薄膜结构和性能的影响任鑫;赵瑞山;黄美东;张翀翊;王乾宝【期刊名称】《机械工程材料》【年(卷),期】2017(041)001【摘要】采用复合离子镀技术,在不同脉冲负偏压幅值下于304不锈钢表面制备TiCN 薄膜,研究了负偏压幅值对薄膜成分、结构、表面粗糙度、显微硬度及摩擦磨损性能的影响.结果表明：随着负偏压幅值升高,钛、碳与氮元素的原子比以及碳与钛元素的原子比先增大后减小,薄膜表面的颗粒及针孔、凹坑等缺陷尺寸减小,数量减少,表面形貌得到改善；薄膜主要由 TiCN 相组成,随着负偏压幅值增大出现(111)晶面择优取向,且薄膜的显微硬度先增大后减小,并在负偏压幅值为300 V时达到最大,为2690 HV；薄膜的摩擦磨损性能优于基体的,随着负偏压幅值增加,薄膜的摩擦因数不断降低,在负偏压幅值为300 V时约为0．355,此时薄膜的摩擦磨损性能最优.【总页数】6页(P56-60,64)【作者】任鑫;赵瑞山;黄美东;张翀翊;王乾宝【作者单位】辽宁工程技术大学材料科学与工程学院，阜新 123000;辽宁工程技术大学材料科学与工程学院，阜新 123000;天津师范大学物理与材料科学学院，天津 300387;辽宁工程技术大学材料科学与工程学院，阜新 123000;辽宁工程技术大学机械工程学院，阜新 123000【正文语种】中文【中图分类】TG178【相关文献】1.脉冲偏压电弧离子镀制备C1-x-yNxZry超硬复合薄膜 [J], 李红凯;林国强;董闯2.脉冲偏压及退火处理对电弧离子镀N掺杂TiO_2薄膜结构和性能的影响 [J], 张淑娟;黎响;陈文亮;欧炳蔚;李明升3.负偏压在电弧离子镀沉积TiN/TiCN多层薄膜中的作用 [J], 黄美东;林国强;董闯;孙超;蒋长荣;黄荣芳;闻立时4.负偏压对电弧离子镀复合TiAlN薄膜的影响 [J], 黄美东;许世鹏;刘野;薛利;潘玉鹏;范喜迎5.脉冲偏压对电弧离子镀TiCN薄膜组织结构的影响 [J], 刘恋;石倩;代明江;匡同春;林松盛;郭朝乾;李洪;苏一凡因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
脉冲偏压对PECVD制备DLC薄膜的结构及性能的影响
脉冲偏压对PECVD制备DLC薄膜的结构及性能的影响陈国富;苏峰华【摘要】The diamond-like carbon (DLC) films were prepared on the surface of 304 stainless steel by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) technique with varying pulse bias voltages.The surface roughness,the crosssectional morphology,the structure and composition of the films were characterized by surface profilometer,scanning electron microscopy,Raman spectrum and electron probe,respectively.The hardness and elastic modulus of the films were tested on a nanoindentor,and the corresponding adhesion forces between the film and substrate were investigated using a scratch tester.The tribological properties of the films were evaluated by a ball-on-disc tribometer.The results show that the DLC films are successfully prepared by PECVD technique and the applied pulsed bias voltages greatly affect the morphologies,microstructures and mechanical properties of the as-prepared DLC films.With the increasing of the bias voltages,the surface roughness,friction coefficient and wear rate of the DLC film are decreased to a minimum value and then start to increase,while the adhesion force between the film and the substrate is increased to a maximum value and then slightly decreased.The film prepared with 2.0 kV pulse bias voltage exhibits optimal adhesion force to the substrate.However,the film prepared with 1.6 kV bias voltage shows the smoothest surface and the highest hardness,resulting in superior friction reduction and wear resistance.%在不锈钢基材表面利用等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)改变脉冲偏压制备不同结构类金刚石薄膜(DLC).分别采用表面轮廓仪、扫描电镜、拉曼光谱及电子探针分析薄膜的表面粗糙度、断面形貌、薄膜结构及成分,采用纳米压痕仪及划痕仪测试薄膜的纳米硬度、弹性模量和膜基结合力,采用球盘摩擦试验机测试薄膜在大气环境中的摩擦学性能.结果表明:脉冲偏压显著影响PECVD制备的DLC薄膜的表面粗糙度、微观形貌、膜基结合力、纳米硬度及摩擦学性能;随偏压的增大,DLC薄膜的表面粗糙度,摩擦因数及磨损量都先减小后增大,而膜基结合力则先增大后减小.其中2.0 kV偏压制备的DLC薄膜具有最强的膜基结合力,而1.6 kV偏压制备的DLC薄膜具有最低的表面粗糙度、最高的硬度和最优的减摩耐磨性能.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2018(043)003【总页数】6页(P17-22)【关键词】脉冲偏压;DLC薄膜;力学性能;摩擦学性能【作者】陈国富;苏峰华【作者单位】华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641;华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641【正文语种】中文【中图分类】TH117.1在众多新型碳材料中，类金刚石(diamond-like carbon,DLC )薄膜以其优异的性能引起了广泛关注和研究[1]。
脉冲偏压对直流磁控溅射制备CuNiIn薄膜过程中钛合金基体的影响
脉冲偏压对直流磁控溅射制备CuNiIn薄膜过程中钛合金基体的影响袁建鹏【摘要】用直流磁控溅射技术制备CuNiIn薄膜，研究了电源脉冲偏压对钛合金基体结构和力学性能的影响。
采用热电偶丝实时监控沉积过程中的基体温度变化，利用截面金相法对比分析了基体在膜层制备前后结构和形貌的变化情况，利用高温拉伸试验机测量了有CuNiIn膜层的试样和无膜层试样的抗拉强度和弹性模量。
结果表明：20%低占空比、500V的脉冲偏压下，基体沉积过程中的温度可保持在300℃以下；膜层制备过程对钛合金基体组织和力学性能的影响很小。
%CuNiIn thin films were deposited by DC magnetron sputtering technology. The effect of Pulse bias on the Temperature, Structure and Mechanical properties of Titanium alloy Substrate was studied.Temperature variation of substrate was monitored by thermocouple wire. Analysis of matrix structure and morphology was made before and after the film preparation by cross section metallography. Tensile strength and elastic modulus of the Coated with CuNiIn coating and uncoated specimens were measured by high temperature tensile testing machine. The results show that the temperature of the substrate during the deposition process can be controled below 300℃ with a Low duty cycle (20%) and voltage(500V). The Film preparation process has almost no effect on the microstructure and mechanical properties of the titanium alloy substrate.【期刊名称】《热喷涂技术》【年(卷),期】2016(008)002【总页数】6页(P60-64,52)【关键词】CuNiIn薄膜;磁控溅射;脉冲偏压;基体温升;组织性能【作者】袁建鹏【作者单位】北京矿冶研究总院，北京 100160; 北京市工业部件表面强化与修复工程技术研究中心，北京 102206; 特种涂层材料与技术北京市重点实验室，北京102206【正文语种】中文【中图分类】TG174.4钛合金作为航空发动机运动副部件时，多以压配合或收缩配合构件（如铆接件，螺栓、榫槽、锥套、法兰联结件，键或销固定件，弹簧密封或支承面等）方式工作，此时耐磨性成为影响其使用性能和寿命的最重要因素之一[1-2]。
脉冲偏压占空比对电弧离子镀AlCrSiN涂层结构和性能的影响
脉冲偏压占空比对电弧离子镀AlCrSiN涂层结构和性能的影响白乌力吉;刘艳梅;张蕊;王重阳;许梦娇;尹霜;王铁钢【期刊名称】《天津职业技术师范大学学报》【年(卷),期】2024(34)1【摘要】为优化电弧离子镀AlCrSiN涂层的制备工艺,获得最佳的脉冲偏压占空比,采用全自动脉冲电弧离子镀技术,在不同脉冲偏压占空比下分别制备AlCrSiN涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、划痕仪、球-盘式摩擦磨损试验机等对涂层物相组成、表面形貌、力学性能及摩擦学行为进行表征。
结果表明:当脉冲偏压占空比从60%上升到80%时,制备的AlCrSiN涂层表面微坑缺陷和大颗粒数量逐渐减少,涂层结构变得更加致密;当脉冲偏压占空比增大到90%时,涂层表面粗糙度增加。
当脉冲偏压占空比为70%时,AlCrSiN涂层硬度最高,约为11.35 GPa;当脉冲偏压占空比为80%时,涂层临界载荷Lc3达最大值98.5 N。
当脉冲偏压占空比为80%时,涂层摩擦系数最低,约为0.50。
涂层磨损率随脉冲偏压占空比增加,先上升后下降,当脉冲偏压占空比为60%时,制备的AlCrSiN涂层磨损率最低,约3.21×10^(-3)μm^(3)/(N·μm)。
经比较,当脉冲偏压占空比为70%时,制备的涂层具有最佳的综合性能。
【总页数】7页(P1-7)【作者】白乌力吉;刘艳梅;张蕊;王重阳;许梦娇;尹霜;王铁钢【作者单位】天津职业技术师范大学天津市高速切削与精密加工重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TG174.4【相关文献】1.脉冲电源占空比对电弧离子镀AlCrN涂层结构和性能的影响2.占空比对脉冲电弧离子镀AlCrSiN涂层热稳定性和抗氧化性的影响3.脉冲偏压占空比对复合离子镀TiCN涂层结构和性能的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
工艺参数对CrNx涂层性能的影响
工艺参数对CrNx涂层性能的影响宋慧瑾;鄢强;李玫;董志红;冯威;朱晓东;孙艳【摘要】采用直流磁控溅射技术制备了氮化铬(CrNx)涂层,研究了制备CrNx涂层的工艺参数对所制备的CrNx涂层的膜基结合力及力学性能的影响.研究结果表明:工艺参数对CrNx涂层性能的影响不成各向同性关系;在较低的N2含量、较高的脉冲偏压、约100V的直流偏压、较高的真空度、较高的沉积温度和较高的靶功率下制备的CrNx涂层的硬度较高,而在较低的N2含量、恰当的脉冲偏压和占空比配对、较高的直流偏压、较高的真空度、较高的沉积温度和较高的靶功率下制备的CrNx涂层的表面形貌较好.【期刊名称】《高技术通讯》【年(卷),期】2015(025)003【总页数】7页(P300-306)【关键词】氮化铬(CrNx);涂层;工艺参数;直流磁控溅射【作者】宋慧瑾;鄢强;李玫;董志红;冯威;朱晓东;孙艳【作者单位】成都大学工业制造学院成都610106;成都大学工业制造学院成都610106;西南石油大学机电工程学院成都610500;成都大学城乡建设学院成都610106;成都大学工业制造学院成都610106;成都大学工业制造学院成都610106;成都大学工业制造学院成都610106;成都大学工业制造学院成都610106【正文语种】中文氮化铬(CrNx)涂层硬度高、耐磨性好、摩擦系数低，具有高温抗氧化性和耐腐蚀性能，并且对有色金属及其合金化学惰性好，是加工铝合金、黄铜和镍合金等的理想涂层材料。
氮化铬涂层已经广泛应用在很多领域，近年来越来越受到人们的关注和重视[1-4]。
在机械制造和加工领域，氮化铬涂层的硬度较高，摩擦系数较低，与钢摩擦时，摩擦系数比钢-钢摩擦小20%～30%，比氮化钛-钢摩擦小10%～20%，因为使用中表面容易形成一层稳定致密、硬度高并且结合紧密的氧化层，所以氮化铬涂层作为耐磨涂层已广泛用于一些机械零部件、模具和切削工具的表面强化以增长使用寿命。
同步脉冲偏压对低温制备的CrSiN薄膜结构及性能的影响研究
同步脉冲偏压对低温制备的CrSiN薄膜结构及性能的影响研究贵宾华;张腾飞;刘铭;周晖;马占吉;杨拉毛草;汪科良;鲜昌卫;蒋钊【期刊名称】《真空与低温》【年(卷),期】2024(30)1【摘要】利用高功率脉冲磁控溅射技术,研究了同步脉冲偏压对低温沉积的CrSiN 薄膜的组织结构、力学、摩擦学及耐腐蚀性能的影响。
研究表明,随着同步脉冲偏压升高,荷能离子轰击对薄膜表面的溅射作用增强,薄膜中的轻质元素含量略有下降,同时c-CrN(111)晶面衍射峰消失,薄膜呈明显的(200)晶面择优取向,晶粒细化,致密度提高。
在−500 V偏压下沉积的薄膜硬度最大,达到16.5 GPa,腐蚀电流密度可达2.09×10^(−10)A/cm^(2);磨粒磨损及黏着磨损为CrSiN薄膜的主要磨损机制。
调控同步脉冲偏压实现了低温下具有优良力学性能和耐蚀性能的CrSiN薄膜的可控制备,为拓宽CrSiN薄膜在温度敏感基体上的适用性提供了新的研究思路与解决途径。
【总页数】9页(P48-56)【作者】贵宾华;张腾飞;刘铭;周晖;马占吉;杨拉毛草;汪科良;鲜昌卫;蒋钊【作者单位】兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TG174.444;O484【相关文献】1.脉冲负偏压幅值对复合离子镀制备TiCN薄膜结构和性能的影响2.脉冲偏压对PECVD制备DLC薄膜的结构及性能的影响3.脉冲偏压占空比对磁控溅射制备ITO 薄膜光电性能的影响4.同步脉冲偏压对Hi PIMS技术低温沉积CrN涂层结构及性能影响5.基体偏压对高功率脉冲磁控溅射制备CrAlN薄膜性能的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
偏压对电弧离子镀薄膜表面形貌的影响机理
偏压对电弧离子镀薄膜表面形貌的影响机理黄美东;林国强;董闯;孙超;闻立时【期刊名称】《金属学报》【年(卷),期】2003(39)5【摘要】在不同偏压下用电弧离子镀沉积TiN薄膜,采用扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜表面大颗粒污染情况,并分析偏压对大颗粒的影响。
结果表明,偏压对大颗粒的影响主要来自电场的排斥作用。
直流偏压下,等离子体鞘层基本稳定,电子对大颗粒表面充电能力很弱,而脉冲偏压下,由于鞘层厚度不断变化,大颗粒不断进出于鞘层,电子对大颗粒表面的充电能力强,使其所带负电荷明显增多,受到基体的排斥力变大,大颗粒不易沉积到基体而使薄膜形貌得到有效改善。
【总页数】6页(P510-515)【关键词】偏压,电弧离子镀,;Tin薄膜,表面形貌【作者】黄美东;林国强;董闯;孙超;闻立时【作者单位】大连理工大学三束实验室;中国科学院金属研究所【正文语种】中文【中图分类】TB43;TG115.21【相关文献】1.基体负偏压及占空比对电弧离子镀CrN薄膜表面大颗粒和厚度的影响 [J], 郭朝乾;林松盛;石倩;韦春贝;李洪;苏一凡;唐鹏;汪唯;代明江2.磁过滤电弧离子镀制备DLC薄膜\r的表面形貌和成键状态 [J], 郭朝乾;林松盛;石倩;韦春贝;李洪;汪唯;代明江3.脉冲偏压电弧离子镀CrN薄膜的表面形貌和性能研究(英文) [J], 杨娟;文晓霞;卢春灿;陈志谦;聂朝胤4.基片偏压对电弧离子镀ZrN薄膜微结构和表面形貌的影响(英文) [J], 张敏;胡小刚;杨晓旭;徐菲菲;金光浩;邵志刚5.脉冲偏压对电弧离子镀TiCN薄膜组织结构的影响 [J], 刘恋;石倩;代明江;匡同春;林松盛;郭朝乾;李洪;苏一凡因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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（． １ 江苏 大学 材 料 科 学与 工 程 学 院 ， 苏 镇江 ２ ２ １ ；． 国科 学 院 金 属 研究 所 材 料 表 面 工 程 研究 部 ， 阳 １０ １ ） 江 １０ ３２ 中 沈 １０６
室抽 至 ７×１ ～Ｐ ， ０ ａ 通人 Ａ 气 ， 压 升 高至 一 ０ Ｖ ｒ 偏 ８０
左右 ， 占空 比 ３ ％ ， ０ 溅射 清洗试 样 ５ ｉ， ｍｎ 消除 样 品表
面 杂物 ， 高 基 体 表 面 活 性 ， 加 薄 膜 与 基 体 的 结 提 增
ｔｎ ｒ ｄ 叫等利用反 应溅射 法制备 了这种 两相 薄膜 ， ａ 所
第 ３ Ｏ卷 第 ５期
２１ ０ ０年 １ ０月
航
空
材
料学Βιβλιοθήκη 报 Ｖｏ ． ０，Ｎｏ ５ １３ ．
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ Ａ ＯＮＡ Ｉ ＡＬ ＭＡ Ｅ ＡＬ ＥＲ ＵＴ Ｃ Ｔ ＲＩ Ｓ
Ｏｃｏ ｒ ２ ０ ｔｂｅ Ｏ１
脉 冲 偏 压 对 电弧 离 子 镀 Ｃ Ｎ ｒ ｘ薄 膜 组 织 结 构 与 性 能 的 影 响
积 到单 相 的 Ｃ Ｎ涂层 ， ｒ 且沉积 速率快 ， 成膜质量 高 。 本 研究利 用 电弧 离 子镀 技 术 在 Ｔ ４钛 合 金 表 Ｃ 面制 备 ＣＮ薄膜 ， 要研 究脉 冲偏 压在 薄 膜 沉积 过 ｒ 主
程 中的作用 ， 析脉 冲偏 压对 薄膜 表 面形 貌 、 分 组织 结
钛 合金具有 高 比强度 、 良的耐腐蚀 性 、 优 良好 的 高温性 能等 ， 新 兴 的结 构和 功 能材 料 。先进 的航 是 空发 动机 中钛 的使 用有 利 于提 高 发动 机 的推 重 比，
提 高飞机 的机 动性 能 ； 钛 合 金用 做 汽 车发 动机 部 将 件 可以达到节油 、 降低发 动机 噪声 及振动 、 高寿命 提
关键 词 ：电弧 离 子 镀 ； 冲偏 压 ； ｒ 膜 ； 织 结 构 脉 ＣＮ 薄 组
ＤｏＩ １ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １０ —０ ３ ２ １ ． ． １ ：０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ ５５ ５ ． ０ ０ ５ ０ ５ ｓ
中 图分 类 号 ： Ｂ ３ Ｔ４
文 献 标 识码 ：Ａ
文 章 编 号 ： ０ ５ ５ ５ （ ０ ０ ０ － ７ －５ １ ０ －０ ３ ２ １ ） ５０ ３０ ０
薄膜 ； 时随 着 脉 冲 偏压 的升 高 ，ｒ 薄 膜 由 Ｃ Ｎ单 相 变 为 ｃ ，ｒＮ 和 Ｃ Ｎ三 相组 成 ， 度 与结 合 强 度 的 峰值 可分 同 ＣＮ ｒ ｒｃ ｒ 硬
别 达到 ２ ２ ４ ２ ａ ４ Ｎ； 膜 的摩 擦 系 数 在 偏 压 幅值 为 一 ０ Ｖ 时具 有 最 小 值 ０ ４ 。 ４ ９ ． ＭＰ 和 ３ 薄 ３０ ． ３
极 靶 材 采 用 纯 度 为 ９ ％ 的 金 属 铬 。 镀 膜 前 将 真 空 ９
的作 用 。但 硬 度低 、 磨 性 差 、 温 条 件 下 易 氧 耐 高
化等缺 点 限制 了其使用 范 围。
ＣＮ 具有 硬度高 、 ｒ 耐磨性 好 和 良好 的微 动摩 擦 学性 能 “ 等优 点 ， 因此 在 钛合 金表 面制 备 Ｃ Ｎ薄 ｒ 膜是 发挥钛合 金优 良性 能 的有效 途径 。 目前人 们 已 经利用 离子束增 强 沉积 镀 、 磁控 溅射 、 电弧离 子 等 Ｐ Ｄ 镀 膜 技 术 制 备 出 ＣＮ Ｖ ｒ 薄 膜 。 Ｂ ｒ ｅ—
收 稿 日期 ： ０ ９１ ． ； 订 １ ： ０００ － ２ ０ ．１１ 修 ２ ３期 ２ １－７２ ０
基 金 项 目： 江苏 大 学 高 级 人 才基 金 （ ｏ ０ Ｊ Ｇ ３ ） 江 苏 大 Ｎ ．７Ｄ ０ ２ 及
学 科 技创 新 团 队资 助 的课 题 作 者 简介 ： 晓柠 （９ ５ ） 男 ， 士 研 究 生 ， Ｅｍ ｉ ｚｎ １ 张 １８一 ， 硕 （ ． ａｌ ｘ３ ）
合 。制备薄 膜 的工 艺参数列 于表 １ 。薄膜 沉 积过程 中样 品在真 空室 内作 星 式旋 转 运 动 ， 证 薄膜 均 匀 保
沉积 到样 品表面 ， 终 获得 的 薄膜 厚度 在 ８～１ Ｉ 最 ５ｘ ｍ
范 围 内。
表 １ 沉 积 Ｃ Ｎ 薄 膜 的 工 艺 参数 ｒ
Ｔａ ｌ Ｐ ｏ ｅ ｓｎ ａ ａ ｔｒ ｆＣｒ ｉｌ ｅ ｒ ｄ ｂｅ １ ｒ ｃ ｓｉ ｇ ｐ ｒ ｍｅｅ ｓｏ Ｎ ｆ ｍｓｐｒｐａｅ ｂ Ｐ ｅ ｈｎ ｑ ｅ ｙ ＡＩ ｔｃ ｉ ｕ
摘 要 ：利用 电弧 离 子 镀 技术 在 Ｔ ４基 体 上 制备 Ｃ Ｎ 薄 膜 ， 究 了脉 冲 偏 压 对 薄 膜 的组 织 结 构 和 力 学 性 能 的影 响 。 Ｃ ｒ。 研 结果 表 明 ， 一 定 范 围 内 提高 脉 冲 偏压 可 以显 著 减 少 薄膜 表 面熔 滴 的数 量 及 尺 寸 ， 善表 面 平 整 度 ， 得 高质 量 的 在 改 获
得 的薄膜硬度 在 １ Ｇ ａ ９ Ｐ 左右 ， 比单相 Ｔ， ｉ Ｎ或 ＴＮ薄 ｉ
膜 略低 。 由于单 相 Ｃ Ｎ或 Ｃ ， ｒ ｒＮ涂层具有 更 高硬 度 ， 因此 获得 单 相 的 ＣＮ涂 层 有 重 要 的实 用 意 义 。 电 ｒ
弧 离子 镀 （ Ｉ ） Ａ Ｐ 技术 因其 自身 的特点 可 以较 容易 沉
构及 力学性 能 的影 响 。
ｌ 实 验 方 法
选用 Ｔ ４ Ｔ－Ａ ４Ｖ 作 为基材 ， 其加 工 成 尺 Ｃ （ｉ ｌ ） ６ 将 寸 为 １ ｒｍ ×１ ｍ ×１ ５ ｍ 的薄 片 。试 样 经 过 预 ５ ａ ０ ｍ ．ｍ 磨 、 光处 理 ， 抛 再用 乙醇 、 酮超声波 清洗 ， 丙 风干 。在 国产 ＭＩ－．０ Ｐ８８ ０型 电弧 离子 镀 设 备 上 沉 积 薄 膜 ， 阴