氮气流量对磁控溅射ZrN纳米涂层结构及硬度的影响.pdf.pdf

第卷第期西安交通大学学报. .
年月.
氮气流量对磁控溅射纳米涂层
结构及硬度的影响
黄若轩,孙鹏。,朱芳萍,祁正兵,王周成。
.厦门大学材料学院,,福建厦门;.厦门大学化学化工学院,,福建厦门
摘要:利用磁控溅射方法,通过改变氮气流量制备出纳米涂层,研究了氮气流量对纳米
涂层结构及硬度的影响,并采用表面轮廓仪、射线衍射仪、扫描电镜及纳米压痕表征了纳米
涂层的厚度、相结构、,随着氮气流量增加,涂层厚度减小,涂层择优取向
由变为,对应的截面形貌由柱状结构变为非柱状结构;传统的位错滑移机制不适用于
纳米涂层的塑性变形,其硬度随择优取向和晶粒尺寸的增大而增加.
关键词:氮化锆;纳米涂层;磁控溅射;取向性;硬度
中图分类号:. 文献标志码: 文章编号:———
】Ⅵ

,。,。,。,
.,,,,;.
,,,,
:
—. ,
,——
,—,. —
—
—. ,—
, —
.
—, ,—
.
: ;—;;;
近年来,表面涂层技术在切削刀具上的应用硬度是硬质涂层的重要性能,涂层的耐磨损以
越来越广泛,
, 涂层因具有比涂层更优异因素比较多,等人基于位错理论,用
的力学性能、更高的热稳定性及化学稳定性,受到了因子解释了取向的涂层具有最
研究者越来越多的重视引. ,也有其他研究者通过实验提出
收稿日期:——. 作者简介:黄若轩一,男,硕士生;王周成联系人,男,教授. 基金项目:国家科技支撑计划
资助项目.
网络出版时间:——网络出版地址:://..///—一....
西安交通大学学报第卷
,位错堆积量增加时,由于靶材表面的氮化,会出现“靶中
机制可以适用的最小涂层晶粒尺寸为,即当毒”现象,,由于氮气流
涂层晶粒达到纳米尺寸时,传统的位错理论便不再量的增加,等离子体中的氲气含量下降,而氩气相对
适用于解释涂层的塑性形变.’及等于氮气具有较高的溅射系数,从而会影响溅射速率,
人。。指出,纳米涂层的塑性变形机理主要是晶粒使涂层的厚度下降.

晶粒尺寸对涂层硬度的影响很复杂,有关涂层
的择优取向、晶粒尺寸与硬度的关系以及纳米晶粒
的致硬机理目前尚未见详细报道.
本文运用磁控溅射方法,通过改变氮气流量制
备出涂层,研究了氮气流量变化对涂层厚
度、物相结构和截面形貌的影响,以及择优取向、晶
粒尺寸与硬度的关系,探索了纳米涂层的致硬氮气流量/%
机理. 图涂层厚度随氮气流量的变化
实验. 涂层的取向及晶粒尺寸分析
. 涂层制备图为不同氮气流量下制得的涂层的
采用直流反应磁控溅射技术制备纳米涂图谱,可以看到涂层均为面心立方结构.
—硬质合金和硅片为基体材料,沉积当氮气流量分别为、/和时,以为
前将硬质合金基体进行机械抛光,再先后经丙酮、无择优取向,
水乙醇超声清洗各,