421 / 2022-10-10 23:22:09

脉冲偏压占空比对TiCrN薄膜结构和性能的影响

电弧离子镀；脉冲偏压占空比；TiCrN薄膜；纳米硬度；耐蚀性；摩擦学性能

采用电弧离子镀方法，通过改变脉冲偏压占空比在M2高速钢基体和单晶硅片上沉积TiCrN薄膜，研究脉冲偏压占空比对TiCrN薄膜形貌结构、元素成分、相结构、纳米硬度、耐腐蚀性能和摩擦磨损性能的影响。发现占空比的增大有助于减少表面大颗粒，改善膜层表面质量；占空比从10%增加到60%，试样表面的膜层厚度从602.9nm减小到513.6nm；在10%占空比时Cr原子含量为33.9%晶粒尺寸最小，纳米硬度和弹性模量为28.02GPa、405.801GPa，30%占空比时Cr原子含量最小为33.07%，此时晶粒尺寸最大，耐磨性最差，稳定摩擦系数为0.9。所有膜层均以（220）晶面为择优取向，薄膜纳米硬度都在28GPa以上，是M2高速钢的3倍，在占空比为50%时，TiCrN薄膜纳米硬度达到最大值45.669GPa，弹性模量为444.34GPa。脉冲偏压占空比为20%时，TiCrN薄膜摩擦系数最小为0.68，磨痕宽度最窄为0.63mm，自腐蚀电位达到最大值-0.330V(vs SCE)，自腐蚀电流密度达到最小值0.2554μA/cm²，耐腐蚀性能最强，腐蚀速率最慢。