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HiPIMS频率对弧辉复合沉积TiZrN/TiN纳米多层膜微观结构和性能的影响 被引量：1
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作者 魏永强 张晓晓 +5 位作者 张华森 顾艳阳 杨佳乐 蒋志强 韦春贝 钟素娟 《中国表面工程》 北大核心 2025年第5期312-325,共14页
随着先进制造业的快速发展,单元单层氮化物涂层刀具很难满足苛刻工况条件下的高性能要求,通过设计多层结构,可以提高基体材料的硬度、耐摩擦磨损和耐腐蚀等综合性能,提高关键零部件的使用寿命。采用电弧离子镀(Arc ion plating,AIP)和... 随着先进制造业的快速发展,单元单层氮化物涂层刀具很难满足苛刻工况条件下的高性能要求,通过设计多层结构,可以提高基体材料的硬度、耐摩擦磨损和耐腐蚀等综合性能,提高关键零部件的使用寿命。采用电弧离子镀(Arc ion plating,AIP)和高功率脉冲磁控溅射(High power impulse magnetron sputtering,HiPIMS)复合技术,通过调控Hi PIMS频率在M2高速钢基体和单晶Si片上沉积TiZrN/TiN纳米多层膜,探究HiPIMS频率对TiZrN/TiN纳米多层膜微观结构和性能的影响规律。研究发现,HiPIMS频率的增加有助于改善TiZrN/TiN纳米多层薄膜表面质量,降低薄膜表面大颗粒数量,TiZrN/TiN纳米多层薄膜厚度呈先增大后减小趋势。不同HiPIMS频率下制备的TiZrN/TiN纳米多层薄膜均以(220)晶面为择优取向,平均晶粒尺寸为4.01~5.31 nm,膜基结合力等级均为HF1级,硬度均在30 GPa以上,稳定摩擦因数在0.79左右。在HiPIMS频率为600 Hz时,平均晶粒尺寸降低到最小4.01 nm。当HiPIMS频率为800 Hz时,硬度达到最大46.28 GPa,磨损率最小,为1.46×10^(-8)mm^(3)·N^(-1)·mm^(-1),此时薄膜的耐磨损性能较好。当HiPIMS频率为1000 Hz时,自腐蚀电位升高到最大-0.39 V(vs.SCE),自腐蚀电流密度降低到最小0.731μA/cm^(2),薄膜耐腐蚀性能最强,腐蚀速率最低。纳米多层结构提升TiZrN/TiN薄纳米多层薄膜的硬度、摩擦磨损和耐腐蚀性能,为薄膜工艺优化提供了试验依据和技术支撑,具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 电弧离子镀(AIP) 高功率脉冲磁控溅射技术(hipims) hipims频率 TiZrN/TiN纳米多层膜 硬度 耐蚀性
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