化学气相沉积法制备碳化铬薄膜的研究

李紫琪，赵 培，刘 莎，陈志杰，李哲成，潘天宇

武汉工程大学材料科学与工程学院，等离子体化学与新材料湖北省重点实验室（武汉工程大学），湖北 武汉 430205

金属碳化物兼备金属材料和陶瓷材料的特性，具有金属光泽和导电性，以及熔点高、硬度大和耐磨损的特点，因此被誉为“工业牙齿”，广泛应用于各个领域［1-2］。碳化铬（chromium carbide，Cr3C2）在所有金属碳化物中抗氧化能力最强，且高温下具有高硬度，因此在高温、高负荷的轴承和硬质合金切削工具的抗磨损涂层中具有应用前景［3-5］；因其优良的耐冲蚀、耐磨损和耐气蚀性能，还可以用于气体冷却反应堆热交换器和滑阀的耐腐蚀涂层中［6-8］；又因其良好的耐磨损和防咬合性能，还可以用于无润滑剂轴承和凸轮等零部件的自润滑涂层中［9-10］。因此，通过研究Cr3C2薄膜的制备工艺，使其性能不断提高显得尤为重要。目前Cr3C2薄膜的制备方法主要包括等离子喷涂工艺和物理气相沉积（physical vapor deposition，PVD）法。其中，Hariharan 等［11］通过等离子喷涂工艺在ASTM A516 钢基底上涂覆Cr3C2，研究了渗碳工艺对涂层耐磨特性的影响；Paul 等［12］以Cr3C2作为靶材，通过磁控溅射在高速钢上沉积Cr3C2薄膜，探究了沉积参数对薄膜沉积速率和表面粗糙度的影响。化学气相沉积（chemical vapordeposition，CVD）法作为一种常见的薄膜制备方法，相比其他制备方法，可在远低于其熔点或分解温度的条件下制备各种碳化物、氮化物和氧化物薄膜；可通过控制反应气体的流动状态，使薄膜均匀生长于各种形状复杂工件的小孔及凹槽内，从而使薄膜均匀性好；……