直流和高功率磁控溅射制备氮化铬薄膜及其结构性能比较

作者：李倩; 李花; 王正铎; 张海宝; 杨丽珍; 刘忠伟; 陈强^*

来源：表面技术, 2019, 48(09): 64-149.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.09.005

• 氮化铬
• 直流磁控溅射
• 高功率磁控溅射
• 结构
• 性能
• 耐磨性
• 耐腐蚀性

目的比较直流磁控溅射(DCMS)和高功率磁控溅射(HiPIMS)两种沉积技术制备的氮化铬(Cr N)薄膜的结构和性能。方法采用DCMS和HiPIMS沉积技术,在金属镍(Ni)基底上沉积Cr N薄膜,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微硬度计等仪器,分析Cr N薄膜的晶相结构、表面以及截面形貌、基底与薄膜复合硬度、摩擦性能等。结果 XRD晶体测量显示DCMS制备的Cr N薄膜在(111)晶面择优生长,内应力大;而HiPIMS制备的Cr N薄膜为(200)晶面择优生长,内应力小。SEM显示两种方法制备的Cr N薄膜都呈柱状晶体结构生长,但HiPIMS沉积的Cr N薄膜颗粒尺寸较小,柱状晶体结构和晶粒更致密。硬度测量得到HiPIMS制备的Cr N薄膜显微硬度为855.9HV,而DCMS制备的Cr N薄膜显微硬度为501.5HV。此外,DCMS制备的Cr N薄膜平均摩擦系数为0.640,而HiPIMS制备的Cr N薄膜摩擦系数为0.545,耐磨性也好。HiPIMS制备的Cr N薄膜的腐蚀电流比DCMS制备的Cr N薄膜低1个数量级。结论 HiPIMS沉积技术制备的CrN薄膜颗粒尺寸小,结构更致密,且缺陷少、硬度高、防腐蚀性好,薄膜各项指标都优于DCMS沉积的CrN薄膜。

• 单位
  北京印刷学院; 北京航空航天大学