可控阴极弧制备的梯度及调制多层CrN/Cr薄膜的组织结构和力学性能研究

采用可控阴极弧的沉积方法在GCr15基体上制备了梯度和调制多层结构的氮化铬/铬(CrN/Cr)薄膜,对不同的CrN/Cr薄膜的组织结构、力学性能和耐磨性能进行了研究。通过扫描电镜、能量散射谱、X射线衍射、纳米压痕、划痕试验、微摩擦磨损测试仪及形貌测试仪对薄膜的组织结构、成份、力学性能、结合强度及耐磨性能进行了分析。结果表明:制备的薄膜厚度约5.5μm,梯度结构及调制多层CrN/Cr薄膜呈现明显的立方CrN(111)(200)取向,薄膜力学性能(包括硬度,模量,结合强度等)及耐磨性能均与不同的结构及调制周期相关。梯度结构的CrN/Cr薄膜硬度达到25 GPa,结合强度55 N,磨损率为32.754×10-6mm3/N·m,力学及耐磨性能明显优于其它多层结构,说明梯度结构可有效地改善CrN/Cr薄膜的性能。