氮气流量对直流磁控溅射Zr-B-O-N薄膜摩擦学行为的影响

作者：吴立国; 王铁钢^*; 郭玉垚; 杨祖兵; 刘艳梅; 唐宽瑜

来源：真空科学与技术学报, 2018, 38(10): 894-900.

DOI：10.13922/j.cnki.cjovst.2018.10.12

• 纳米复合薄膜
• Zr-B-O-N薄膜
• 表面形貌
• 摩擦系数
• 磨损率

通过向ZrB2薄膜中添加N和O元素,利用纳米复合结构和"预氧化"机制有望提高薄膜韧性、耐磨性能和耐热能力,本文系统研究了氮气流量对Zr-B-O-N薄膜摩擦学行为的影响。采用直流反应磁控溅射技术研制了ZrB2薄膜和不同成分的Zr-B-O-N薄膜,利用扫描电镜观察薄膜的表面形貌,销盘式摩擦试验机测试薄膜的摩擦磨损性能,分析磨损失效机理。研究结果表明:在ZrB2薄膜中添加N和O元素后,耐磨性能得到明显提高,随着氮气流量的增加,薄膜表面质量越来越好。结合力学性能测试结果,发现硬度不是影响薄膜耐磨性能的唯一要素,H/E*值越大,薄膜抗磨损能力越强。当氮气流量比为5%时,尽管Zr-B-O-N薄膜硬度只有15 GPa,却具有最低的磨损率1. 65μm3/N·mm。该工作为定量探讨薄膜力学参量与抗磨损性能的关系提供了重要实验依据。

• 单位
  天津职业技术师范大学