干摩擦工况下氮化硅基底制备CrAlN涂层工艺参数优化

作     者：陆鹤 吴玉厚 刘子金 王贺 闫广宇 白旭 郭建成 郑桐翔 Lu He;Wu Yuhou;Liu Zijin;Wang He;Yan Guangyu;Bai Xu;Guo Jiancheng;Zheng Tongxiang

作者机构：沈阳建筑大学机械工程学院 现代建筑工程装备与技术国际合作联合实验室 

出 版 物：《工具技术》 (Tool Engineering)

年 卷 期：2024年第58卷第10期

页      面：20-26页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国防科技创新特区计划项目(20-163-00-TS-006-002-11) 国家外国专家项目(G2022006012L) 

主　　题：氮化硅陶瓷 干摩擦 CrAlN涂层 正交试验 工艺优化 

摘      要：为了延长氮化硅材料在干摩擦工况下的使用寿命，采用射频磁控溅射技术在氮化硅基底制备CrAlN涂层。利用正交试验法，以CrAlN涂层的干摩擦磨损率为试验指标，探究溅射时间、基底温度、氮气流量和溅射功率对涂层干摩擦工况下摩擦学性能的影响。利用超景深显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机、轮廓粗糙度测试仪和能谱仪(EDS)分析CrAlN涂层的微观形貌、晶体结构、化学成分和表面摩擦学性能，得到优化的工艺参数。分析结果表明，基底温度和溅射功率对CrAlN涂层磨损率的影响程度较大，溅射时间和氮气流量对CrAlN涂层磨损率的影响程度较小。在溅射时间为240min、基底温度为350℃、氮气流量为40sccm和溅射功率为120W的工艺参数下，CrAlN涂层的干摩擦摩擦学性能较好。研究结果可为氮化硅基底在干摩擦工况下应用CrAlN涂层的工艺参数设定提供数据支撑。