高结晶度CrN纳米粒子掺杂的DLC薄膜的显微结构及力学性能

金属学报, 2012, 48(3): 283-288. doi: 10.3724/SP.J.1037.2011.00512

高结晶度CrN纳米粒子掺杂的DLC薄膜的显微结构及力学性能

吴忠振 ^1, , 田修波 ^2, , 程思达 ^3, , 巩春志 ^4, , 杨士勤 ^5,

1.哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室,哈尔滨,150001

2.哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室,哈尔滨,150001

3.哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室,哈尔滨,150001

4.哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室,哈尔滨,150001

5.哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室,哈尔滨,150001

基金项目: 国家自然科学基金(10975041和10905013)

关键词：高功率脉冲磁控放电 , 类金刚石薄膜 , CrN , 结晶度 , 力学性能

MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF DLC FILMS DOPED WITH HIGH CRYSTALLINITY CrN NANOPARTICLES

采用高功率脉冲磁控放电等离子体注入与沉积(HPPMS-PIID)和常规直流磁控溅射复合的方法设计制备了包含高结晶度的CrN纳米粒子的DLC薄膜,并对不同C靶电流时制备的CrN-DLC薄膜的形貌、结构及性能进行了研究.结果表明,随C靶电流的增加,薄膜中的含C量增加,在较高的C含量时形成了明显的DLC薄膜特征,掺杂相主要成分为高度200择优取向的CrN纳米晶,其最小晶粒尺寸为42.39 mn.薄膜中的C主要以C-sp2,C-sp3和CN-sp3键的形式存在,sp3键的总含量为sp2总含量的44.8％.所制备的薄膜具有很好的膜基结合力(临界载荷Lc=66.8 N)和较高的纳米硬度(最高达24.3 GPa).

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