nc-(Ti,Al)(C,N)/a-SiNx 纳米复合薄膜的制备及性能研究

陈强，张而耕，周琼，黄彪，梁丹丹，韩生，李耀东

（1.上海应用技术大学 a.上海物理气相沉积（PVD）超硬涂层及装备工程技术研究中心 b.化学与环境工程学院，上海 201418；2.中国兵器工业集团第二O 二研究所，陕西 咸阳 712099）

物理气相沉积（Physical Vapor Deposition）是通过物理方法在工模具表面制备一层或多层具备特殊性能的涂层，以改变基体表面性能。该类涂层往往具备高硬度、耐磨损、抗氧化、防腐蚀、低摩擦等特性。本文采用的涂层制备技术为阴极电弧+辉光放电技术。该技术是在阴极电弧的基础上引入辉光放电装置，利用辉光放电产生的等离子体对沉积过程施加影响，从而制备各类复合涂层，具有离化率高、粒子流密度大、能量高、沉积速率快、成分易控及膜/基结合力好等特点。目前，应用于金属切削加工的硬质涂层多为二元及三元氮化物涂层，其中以TiN、TiCN、TiSiN 及CrAlN 的应用最为普遍。TiN 涂层硬度值在20 GPa 左右，失稳温度达600 ℃，适合于切削硬度45HRC 以下的金属材料，如铸铁、碳钢、不锈钢及部分高温合金等[1-2]。TiSiN 涂层的硬度可达30 GPa，适用温度达1000 ℃，适合于切削钛合金、高温合金、不锈钢以及硬度60HRC 左右的金属材料[3-4]。CrAlN涂层的硬度相对较小，但热稳定性好，常用于加工硬度较小、热传导性能差的金属材料[5]。对于上述涂层的研究报道已屡见不鲜，相关人员研究了涂层沉积工艺参数及元素比例等对涂层微观结构、力学性能及切削性能的影响，为涂层的制备及应用起到较好的引导作用。类金刚石涂层（Diamond Like Coating，简称DLC）因具备摩擦系数低、抗粘附等特性，常被用于软金属及高分子材料的成形加工。……