调制周期对AlCrSiN/AlCrMoSiN多层膜微结构和性能的影响

作     者：王重阳 刘艳梅 阎兵 朱建博 薛锐 徐远剑 Kim Kwang Ho 王铁钢 WANG Chongyang;LIU Yanmei;YAN Bing;ZHU Jianbo;XUE Rui;XU Yuanjian;KIM Kwang Ho;WANG Tiegang

作者机构：天津职业技术师范大学天津市高速切削与精密加工重点实验室天津300222 天津天海同步科技有限公司天津301600 天津亚盛工业技术有限公司天津300200 Global Frontier R&D Center for Hybrid Interface MaterialsPusan National UniversityBusan 609-735The Republic of Korea 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2024年第53卷第15期

页      面：57-67页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 0709[理学-地质学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 07[理学] 08[工学] 070104[理学-应用数学] 070901[理学-矿物学、岩石学、矿床学] 0817[工学-化学工程与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0802[工学-机械工程] 0701[理学-数学] 0702[理学-物理学] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：天津市多元投入基金重点项目(22JCZDJC00670,22JCYBJC01600) 天津市教委科研计划(2021ZD005,2022ZD020,2022ZD033) 

主　　题：磁控溅射 多层复合涂层 AlCrSiN/AlCrMoSiN 调制周期 摩擦学行为 

摘      要：目的通过优化AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层的调制周期,提升涂层的力学性能和摩擦学性能。方法采用高功率脉冲磁控溅射与脉冲直流磁控溅射复合技术,固定调制比为5∶1,制备具有不同调制周期的AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层。利用XRD和SEM分析涂层物相组成,观察其微观形貌;借助纳米压痕仪、划痕仪、高温摩擦试验机及轮廓仪测试涂层的硬度、弹性模量、临界载荷,以及摩擦磨损性能。结果掺杂Mo元素后,AlCrMoSiN层生成了大量的非晶相,并观察到沿AlN(111)晶面共格外延生长。AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层表面颗粒随着调制周期的增大逐渐变小,整体呈“花椰菜状,且致密、无缺陷。随着调制周期的增大,硬度、H/E和H^(3)/E^(*2)呈先升高后降低的趋势;涂层的平均摩擦因数呈先降低后升高的趋势。当调制周期为145 nm(AlCrSiN层厚度约为120 nm,AlCrMoSiN层厚度约为25 nm)时,多层涂层中层间界面清晰,涂层的硬度最高,约为24.9GPa,摩擦因数和磨损率均最低,分别为0.57、1.46×10^(-6)mm^(3)/(N·m),临界载荷为75.8N。结论多层复合涂层的调制周期对其结构和性能具有重要影响,当调制周期为145nm时,AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层具有最佳的综合性能。