復(fù)合離子鍍CrAlN膜及其多層結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、TiN薄膜以其漂亮的金黃色、良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能和硬度高等優(yōu)良特性，被廣泛用于機械工業(yè)中的刀具、模具，但其容易被氧化，在高速切削而引起的高溫耐磨環(huán)境中的使用受到了限制。人們摻入Al元素，形成TiAlN薄膜，不但有效的提高了薄膜的硬度還能有效增加其抗氧化溫度，在一定程度上解決了這一問題;CrN雖然硬度比TiN稍低，但它抗氧化性、耐磨性都要優(yōu)于TiN，因而向CrN中添Al有望改善薄膜的抗氧化性，近年來隨著對耐摩材料的要求不斷提高，CrAlN薄

2、膜的研究也逐步被關(guān)注。納米多層膜可以提高薄膜的耐磨性、硬度，增加使用壽命，因此本文以此為出發(fā)點，期望能制備多出更加優(yōu)良性能的CrAlN薄膜。
　　本研究采用陰極電弧離子鍍和磁控濺射相結(jié)合復(fù)合鍍的方法分別離化純度為99.99％的鉻靶和鋁靶，同時沉積在高速鋼和硅片上。分別單一改變脈沖偏壓幅值和占空比以及沉積氣壓研究對單層薄膜的影響;改變調(diào)制周期和調(diào)制比制備Cr/CrAlN多層膜，分析多層膜結(jié)構(gòu)是否有助于力學(xué)性能的改善，研究實驗的工藝參

3、數(shù)對多層膜晶體結(jié)構(gòu)和機械性能的影響，摸索最佳的實驗條件;結(jié)合實驗結(jié)果，對多層膜制備，結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系進行理論解釋。
　　實驗結(jié)果表明:隨著脈沖偏壓增大，硬度增加，在500V時，硬度達到最大為1812 Hv，而且表面形貌變好;隨著沉積氣壓的增加，CrAlN薄膜的顯微硬度顯著增大，在1.1 Pa時，硬度達到最大為2500 Hv;隨著占空比增加，薄膜硬度先變大后變小，40％時薄膜硬度最大。隨著周期增多硬度增大，出現(xiàn)了硬度加強效應(yīng)，薄膜結(jié)