磁控溅射工艺对CrN基复合涂层微观结构及摩擦学性能的影响.pdf

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1、2012年10月OCt．2O12第26卷第5期V01．26NO．5文章编号：1672—1497(2012)05—0085—06磁控溅射工艺对CrN基复合涂层微观结构及摩擦学性能的影响张平，底月兰，蔡志海，杨臻，沈维(装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室，北京100072)摘要：采用闭合场非平衡磁控溅射技术在不锈钢基体上制备了不同质量分数Mo的CrMoN复合涂层。采用x射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDX)和光电子能谱仪(XPS)，系统分析了CrMoN复合涂层的

2、装_-相结构、表面形貌、成分、原子化合价价态等，结果表明：添加Mo后，CrMoN涂层的择优取向由CrN涂层的(220)转甲变为(200)，CrMoN涂层中的Mo原子取代了CrN晶格中的cr原子，形成(Cr，Mo)N置换固溶体。采用NanoTest兵_重600硬度测试仪测定了CrMoN复合涂层的纳米硬度，结果表明：由于CrN相和MoN两种硬相的协同作用，使得亡CrMoN复合涂层的纳米硬度值增大。采用多功能摩擦磨损试验机测定了CrN涂层及CrMoN复合涂层的摩擦因数，程结果表明：CrMoN复合涂层的

3、摩擦因数低于CrN涂层，磨损过程中由于摩擦热反应生成大量MoO，使得复合膜的学_薹院摩擦因数降低，起到了一定的润滑效果，降低了磨损量。学关键词：CrMoN复合涂层；闭合场非平衡磁控溅射；微观组织；纳米硬度中图分类号：TG174．44文献标志码：AEffectofMagnetronSputteringonMicrostructureandTribologicalPropertiesofCrN-basedCompositeCoatingsZHANGPing，DIYue一1an，CAIZhi—hai，

4、YANGZhen，SHENWei(NationalDefenseKeyLaboratoryforRemanufacturingTechnology，AcademyofArmoredForceEngineering，Beijing100072，China)Abstract：DifferentMomassfractionofCrMoNcompositecoatingsaredepositedonsteelsubstratesusingclosed—fieldunbalancedmagnetronsp

5、utteringtechnique．Thephasestructure，surfacemorphology，corn—ponentandatomicvalencestatesofCrMoNcompositecoatingsaretestedbyEDX，XRD，SEMandXPSrespectively．TheexperimentalresultsshowthatthepreferentialgrowthorientationofCrMoNcoatingsischangedfromCrN(220)

6、to(200)aftertheadditionofMoelement．TheCrMoNcompositecoatingsformasubstitutionalsolidsolutionof(Cr，Mo)NwhereMoreplacesCrinCrNcrysta1．Themechanicalproper—tyexperimentsarecarriedoutonthenanotest600hardness—testingdevice．ThehardnessofCrMoNcom—positecoati

7、ngsenhancesduetothesynergisticeffectofCrNandMoNhardphases．Thefrictioncoefi·cientofCrNandCrMoNcompositecoatingsaretestedbymuhifunctionalfrictionweartestingmachine，showingthatthefrictioncoeficientofCrMoNcompositecoatingsislowerthanthatofCrNcompositecoa

8、t’ings，MoO3isformedinwearprocessduetofrictionheatingSOthatthefrictioncoeficientisreduced，andthelubricatingeffectsareachieved．Keywords：CrMoNcompositecoatings；closed—fieldunbalancedmagnetronsputtering；mierostrueture；nannhardness收稿日期：2012-03-07基金项目：国家自然