不同沉積溫度下CrCN涂層的力學性能

劉乃瑜， 曹 磊， 鄭少梅

(青島理工大學 機械與汽車工程學院， 山東 青島 266033)

隨著PVD鍍膜技術的不斷發展，二元金屬硬質氮化物薄膜因其優異的力學性能、良好的耐磨性以及耐腐蝕性能而得到了廣泛的研究，在刀具、汽車制造、船舶以及航空航天領域都有應用，其中較為突出的就是CrN涂層[1-3]。然而CrN涂層具有較大的晶粒尺寸，較高的摩擦因數以及較低的耐腐蝕性，很難滿足一些特殊環境下的長久應用，因此如何改善CrN涂層的力學性能被提上了日程，其中摻雜元素被認為是一種有效可行的方案[4-6]。研究表明，非金屬元素C的摻雜可以有效地阻礙CrN中大晶粒的生長，同時由于C在CrN中特殊的固溶性，改變了CrN涂層中的晶體結構，有效提高了力學性能。然而，沉積條件的改變對CrCN涂層的力學性能影響較大，比如范國棟等[7]研究了氮氣流量對CrCN涂層性能的影響，發現當氮氣流量為6 mL/min 時，涂層中CrN粗大柱狀晶增多，當引入氮氣較少時，產生彌散強化，涂層強度提升，當氮氣流量過多時，存在缺陷，涂層強度下降；Guan等[8]和Tong等[9]通過改變C2H2氣體流量發現了不同C含量的摻雜對涂層晶粒尺寸有較大影響；Warcholinski等[10]研究了偏壓對涂層宏觀大顆粒缺陷的影響，在不同的偏壓下，CrCN涂層的擇優取向發生改變，薄膜中表面大顆粒缺陷與偏壓存在較大的聯系。王春婷等[11]研究了部分沉積溫度下CrCN涂層的摩擦學性能，發現沉積溫度為350 ℃時摩擦學性能最優。然而CrCN涂層作為一種優異的保護涂層[12-13]，目前溫度對其涂層本身的力學性能影響分析較少，本文使用磁控濺射技術在304不銹鋼表面制備CrCN涂層，研究了沉積溫度對CrCN涂層形貌、結構及力學性能的影響。……