脉冲直流等离子体增强化学气相沉积Ti-Si-N纳米薄膜的摩擦磨损特性

摘要：

采用工业型脉冲等离子体增强化学气相沉积设备,通过调节氯化物混合比例控制薄膜成分,在高速钢基材表面于550 ℃下沉积由纳米晶TiN和纳米非晶Si3N4组成的Ti-Si-N复合薄膜;采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪及X射线光电子能谱仪分析了薄膜的结构、组成和化学状态;采用球-盘高温摩擦磨损试验机考察了薄膜同GCr15钢对摩时的摩擦磨损性能.结果表明:薄膜的Si含量在0%～35%范围内变化,随着Si含量增大,薄膜沉积速率增大,但薄膜由致密形态向大颗粒疏松态过渡;薄膜的晶粒尺寸为7～50 nm;Ti-Si-N薄膜的显微硬度高于TiN的硬度,最高可达60 GPa;引入少量Si可以显著改善TiN薄膜的抗磨性能,但薄膜的摩擦系数较高(室温下约0.8、400 ℃下约0.7);随着Si含量的增加,Ti-Si-N薄膜的耐磨性能有所降低,其原因在于引入导电性较差的Si元素使得薄膜的组织变得疏松.

关键词：等离子体增强化学气相沉积(PCVD)、Ti-Si-N、纳米薄膜、摩擦磨损性能

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分类号：TG174.44(金属学与热处理)

资助基金：国家高技术研究发展计划863计划2001AA338010;欧盟第五框架研究开发基金GRD2001-40419;国家重点实验室基金200101

在线出版日期：2004-01-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共4页

页码：476-479