crn硬质膜的制备及性能的研究

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1、西华大学硕士学位论文CrN硬质膜的制备及性能的研究材料学专业研究生于玉城指粤教师赵广彬摘要表面工程作为一门新兴的综合性学科，近年来，在国内外得到了迅速的发展。实践证明，表面工程的运用能有效改善材料的表面性能，提高生产力，·节约资源。本论文研究了热阴极离子镀方法制备氮化铬硬质薄膜的技术、工艺及其主要的性能。采用自制的XH．830型热阴极离子镀膜机制备薄膜，通过正交试验的方法优化工艺参数，在GCrl5轴承钢和牌号为YG6型硬质合金表面沉积了氮化铬薄膜，并对薄膜结构、成分和主要性能进行了分析。正交实验法是利用数理统计学与正交性原理，从大量的

2、试验点中挑选出具有代表性、典型性的点，应用正交表合理安排试验的一种科学的试验设计方法。本文以氮化钛薄膜的制备工艺为基础，参考前人制备氮化铬薄膜的实验成果，根据经验及初试实验选定正交表及其因素(主弧电流、基体偏压、氮气分压、沉积时间和加热方式)和水平，安排正交实验。薄膜的结构分析：利用XRD结构分析表明，用热阴极离子镀技术已经制备出CrNx薄膜，结构相中含有CrN、Cr2N和Cf。。但是随着工艺的不同，薄膜中含有的相也不同，有面心结构的CrN，密排六方结构的cr2N及正交结构CrN。其中正交结构的CrN在以前的文献中未见报道，其择优取向

3、为(101)晶面。另外，在薄膜中还发现有Cro,03Fe097的冶金相，这在热阴极离子镀技术中西华大学硕士学位论文未见过报道，冶金相的出现对薄膜的结合强度贡献很大。本文对薄膜的显微硬度、沉积速率和膜．基结合强度进行了检测。并对实验数据进行了极差分析和方差分析，从而得出本次试验的最佳工艺条件(主弧电流150A，偏压100V，氮气分压0．8E．2Pa，沉积时间35min，主弧电流加热150A60min)。本次试验所测的最高显微硬度是8号工艺制得的，为HV2338，膜基结合强度较好，最高结合强度为8号工艺制得，为73N。最高沉积速率为16号

4、工艺制得，为171nm／min。薄膜的性能对制备工艺的依赖性很大，不同的工艺制备的薄膜的性能有很大差异。本文对薄膜的表面及其断口进行了SEM观察。结果发现薄膜的生长方式为岛状生长方式，且随着基体偏压的增加，所生长岛的尺寸也变大。从断口形貌观察来看，膜基结合良好，薄膜呈现致密的细柱状晶。通过对薄膜进行的能谱分析可知，与XRD结构分析一致，涂层成分基本是为氮和铬组成，且氮气分压越高同时基体偏压越小的工艺，薄膜中氮含量越高。关键词：热阴极离子镀；CrNx；正交试验；扫描电镜霍耋奎耋堡圭兰垡丝苎PreparationandPerformanc

5、eresearchofCrNhardfilmMateriaiScienccPostgraduate：YuYuchengSupervisor：ZhaoGu姐gbmAbstractSurfaceengineering,asanewlysynthesissubject,hasbeenprogressedrapidlyinrecentyears．Itwasprovedthattheapplicationofsurfaceengineeringcanexcellentlyimprovesurfacepropertyofmateri．al,whi

6、chcanimproveproductibilityandsaveresources．Expertspredictthatsurfaceengineeringwillbecomeoneofthemostpredominanttechniquesinthefutureof21century．TechnologyofpreparationforCrNfilmusinghot-cathodeion—platingandthepropertyofthefilmareinvestigntedinthepaper．XH-830typeionpla

7、tingequipmentWasusedintheexperiment．Theprocessingparamctcrwasoptimizedbyorthogonaltest．CrNfilmWasdepositedinthesurfaceofGCrl5typebearingsteelandYG6typehardalloy,andthemainperformanceofthefilmwasanalyzed．Orthogonaltestisascientificexperimentaldesignmethodusingorthogonalt

8、abletomakearrangementsfortheexperiment，whichchoosethatofrepresentationandtypicalnessfromalargenumberoftestpoin