| 【中文题名】 | 电弧离子镀CrSiN薄膜基本性能的研究 |
| 【英文题名】 | Study of CrSiN Film Deposited by Arc Ion Plating |
| 【学科专业】 | 材料物理与化学 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-29 |
| 【中关键词】 | 电弧离子镀,CrSiN薄膜,直流偏压,硬度,厚膜化, |
| 【英关键词】 | arc ion plating,CrSiN film,bias voltage,hardness,thick,film, |
| 【分类导航】 | 工业技术>金属学与金属工艺>金属学与热处理>金属腐蚀与保护、金属表面处理>腐蚀的控制与防护>金属表面防护技术 |
| 【论文摘要】 |
表面涂层的历史可以追溯到一千多年以前，最早应用于表面涂层的是TiN硬质薄膜，其次是CrN薄膜，它们已经广泛地应用于刀具、模具、机械等领域。但是TiN、CrN均属于单相二元薄膜，随着机械加工技术的发展和机械零部件使用环境越来越苛刻，这样的二元单相薄膜在硬度、耐磨性等许多方面显示出了许多局限性，所以通过第三元素的添加形成的三元复合薄膜如：TiAlN、TiBN、CrAlN等引起了人们的关注，其中最为引人瞩目的是Ti-Si-N纳米超硬复合薄膜，其形成的纳米晶TiN和非晶相Si_3N_4结构，显著地提高了薄膜的硬度，其硬度可以高达80～105GPa。本研究选用比TiN具有更加优良的力学性能的CrN为基，通过Si元素的添加，期望制备出具有CrN晶相／Si-N非晶相的Cr-Si-N三元复合纳米薄膜，从而提高CrN薄膜的硬度、耐磨性、高温抗氧化性等性能。
本研究采用PVD电弧离子镀沉积CrSiN薄膜，同时通过在CrSiN薄膜中设计适当的应力缓和层的方式来降低薄膜内应力，实现CrSiN薄膜的厚膜化。介绍了电弧离子镀的工作原理及其发展应用前景，分析了不同工艺参数对薄膜微观结构、表面形貌、显微硬度等基本性能的影响... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
3-4 |
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Abstract |
4-5 |
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目录 |
5-7 |
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第一章 文献综述 |
7-12 |
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1.1 研究背景 |
7-8 |
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1.2 硬质氮化物薄膜材料研究状况 |
8-9 |
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1.2.1 TiN薄膜 |
8 |
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1.2.2 CrN薄膜 |
8-9 |
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1.2.3 TiSiN薄膜 |
9 |
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1.3 硬质氮化物薄膜材料的制备技术 |
9-11 |
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1.3.1 化学气相沉积(CVD) |
9-10 |
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1.3.2 物理气相沉积(PVD) |
10-11 |
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1.4 本课题的意义和研究内容 |
11-12 |
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第二章 实验 |
12-19 |
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2.1 实验设备 |
12-13 |
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2.1.1 主机系统简介 |
12-13 |
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2.1.2 系统监控流程简介 |
13 |
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2.2 实验设计 |
13-17 |
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2.2.1 实验目的 |
13 |
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2.2.2 实验研究方案 |
13-14 |
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2.2.3 性能检测 |
14-17 |
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2.3 实验方法 |
17-19 |
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2.3.1 基体材料的预前处理 |
17 |
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2.3.2 CrSiN薄膜的制备 |
17-19 |
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第三章 CrSiN薄膜的结构分析 |
19-22 |
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3.1 CrSiN薄膜的 X射线光电子能谱分析 |
19 |
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3.2 CrSiN薄膜的 X射线衍射分析 |
19-21 |
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3.3 CrSiN薄膜的透射电子显微镜分析 |
21 |
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3.4 小结 |
21-22 |
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第四章 CrSiN薄膜的基本特性与工艺参数的关系 |
22-26 |
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4.1 负偏压对 CrSiN薄膜基本性能的影响 |
22-24 |
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4.1.1 负偏压对 CrSiN薄膜硬度的影响 |
22-23 |
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4.1.2 负偏压对 CrSiN薄膜相结构的影响 |
23 |
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4.1.3 负偏压对基体温度的影响 |
23-24 |
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4.2 Si含量对 CrSiN薄膜硬度的影响 |
24-25 |
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4.3 小结 |
25-26 |
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第五章 CrSiN薄膜内应力与厚膜化的研究 |
26-34 |
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5.1 前言 |
26 |
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5.2 前处理工艺与膜基结合力 |
26-28 |
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5.2.1 基材的超声波清洗 |
27 |
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5.2.2 真空室中基材离子清洗 |
27-28 |
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5.3 成膜参数与内应力 |
28-31 |
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5.3.1 偏压的影响 |
28-29 |
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5.3.2 靶源电流的影响 |
29 |
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5.3.3 成膜温度的影响 |
29-30 |
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5.3.4 成膜时间的影响 |
30-31 |
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5.4 应力缓和层与内应力 |
31-32 |
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5.5 小结 |
32-34 |
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第六章 结论 |
34-35 |
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参考文献 |
35-38 |
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致谢 |
38-39 |
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硕士期间发表论文与参加科研项目 |
39 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.71197 |
