磁控溅射法制备氮化物硬质膜及其性能研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 郑建云 |
| 学位类别 | 工程硕士 |
| 答辩日期 | 2012-05-26 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 郝俊英 ; 咸春雷 |
| 关键词 | 氮化物硬质膜 磁控溅射 多层复合 微观结构 摩擦与磨损 Hard nitride-based films Magnetron sputtering Multilayercomposite Microstructure Friction and wear |
| 学位专业 | 材料工程 |
| 中文摘要 | 本论文综述了磁控溅射技术和氮化物硬质膜的研究进展，以此确定了研究思路，用直流磁控溅射技术制备了系列氮化物硬质膜，研究了它们的组成、结构、性能及其相互关系，并通过调控工艺参数和后处理技术，改善了薄膜的结构和性能。主要研究结果和结论如下： 1.甲烷流量、靶-基间距以及退火处理均影响TiCN薄膜的成分、结构与性能。结果表明，随甲烷流量的增加，薄膜从柱状结构转化为柱状晶粘附无定形结构，后者使薄膜具有高硬度、低摩擦系数和良好的耐磨性。当靶-基间距为11.5 cm，薄膜的硬度、摩擦系数和磨损率分别为32.0 GPa、0.124和5.86 ×10-7 mm3/N.m。较退火处理前，薄膜在300 ℃以下进行退火，其硬度和摩擦系数无明显变化，但是耐磨性能减弱。当退火温度大于500 ℃时，TiCN薄膜的综合性能显著退化。 2. 制备出膜厚约为9.7 μm、16.1 μm和23.5 μm的TiN/TiCN多层膜，考察了氮化处理对9.7 μm厚的TiN/TiCN多层膜的成分、 结构与性能的影响。通过氮化处理， TiN/TiCN多层膜的表面成分和内部结构发生了改变，主要体现为内部TiCN层从类玻璃态结构分解为晶体和无定形两种结构，且有一定量的无定形碳扩散到TiN层。结构上的改变，显著降低了TiN层的摩擦系数，使其从0.6降到了0.15。多层结构和扩散作用的相互结合，使TiN/TiCN 多层膜的硬度、耐磨性及膜-基结合力均得到了明显改善。 3. 通过调控甲烷流量和直流电流，制备出了综合性能优异的TiAlCN薄膜。当甲烷流量高于 5 sccm时，薄膜有大量的非晶态物质。室温下，在低CH4 流量下制得的TiAlCN薄膜具有良好的耐磨性能但摩擦系数较高。反之，在高 CH4 流量下制得的薄膜其摩擦系数较低，而耐磨性能较差。在 500 ℃摩擦过程中，甲烷流量为 5 sccm 时制得的薄膜其摩擦系数约为 0.40。随直流电流增大，薄膜中无定形碳含量减少；薄膜的硬度与摩擦行为发生变更。 |
| 公开日期 | 2013-04-01 |
| 源URL | [http://210.77.64.217/handle/362003/2801]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_固体润滑国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 郑建云. 磁控溅射法制备氮化物硬质膜及其性能研究[D]. 中国科学院研究生院. 2012. |
入库方式： OAI收割
来源：兰州化学物理研究所
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