复合离子镀TiCN薄膜的结构与力学性能

采用多弧离子镀和磁控溅射复合技术在304不锈钢基体表面制备了Ti CN与Ti N薄膜,研究了工艺参数中氮分压对Ti CN薄膜表面形貌、粗糙度、沉积速率、物相结构、力学性能的影响规律。结果表明:不同氮分压下所制备的Ti CN薄膜表面平整、致密,氮分压对表面形貌影响不大;随着氮分压的升高,Ti CN薄膜的表面粗糙度先减小后增加,在0.4 Pa时达到最小值为0.185μm,而沉积速率一直降低。Ti CN薄膜主要由fcc-Ti N型Ti CN相组成,随着氮分压的增大出现(111)晶面择优取向;薄膜的显微硬度先增大后减小,在氮分压0.4 Pa时为3008 HV0.025,而膜基结合力呈线性上升趋势。Ti CN薄膜的耐磨性优于Ti N薄膜,且薄膜的平均摩擦因数随着氮分压的增加不断降低,抗摩擦磨损性能逐渐增强,在氮分压为0.4 Pa时,薄膜平均摩擦因数与磨损率分别为0.335和5.53×10-6mm3·N-1·m-1,具有更好的耐磨性。