直流溅射沉积CrAlN和CrN薄膜微观结构与摩擦性能分析研究（英文）

采用直流反应溅射在304不锈钢表面沉积CrAlN和CrN薄膜。利用X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),X射线光电子能谱仪(XPS),原子力显微镜(AFM)等表征Al元素的加入对CrN薄膜成分与组织结构的影响。采用摩擦磨损试验机和3 mm的Si_3N_4作为对偶球测试其在不同环境下的摩擦性能,并利用Nanomap 500LS三维轮廓仪表征磨痕轮廓。研究结果表明,CrN薄膜主要物相是CrN和Cr_2N相,CrAlN薄膜主要物相是CrAlN和Cr_2N相。CrN薄膜的(200)晶面的CrN相呈择优取向,而CrAlN薄膜的(200)晶面的CrAlN相也呈择优取向。在CrAlN沉积的过程中,部分的Cr原子被Al原子替代形成有利于细化晶粒和提高薄膜的综合性能。因此,在所有的实验环境中,CrAlN薄膜都比CrN薄膜具有更好的抗磨损性能和低的磨损率。