基体负偏压对W．C．N薄膜摩擦磨损性能的影响.PDF

第34卷 第4期 材 料 热 处 理 学 报 Vo1．34 NO．4 2013年 4月 TRANSACTIONSOFMATERIALSAND HEAT TREATMENT April 2013 基体负偏压对 W．C．N薄膜摩擦磨损性能的影响 喻利花， 王 蕊， 许俊华 (江苏科技大学材料科学与工程学院，江苏省先进焊接技术重点实验室 ，江苏 镇江 212003) 摘 要：采用多靶反应磁控溅射设备制备了一系列不同基体负偏压的w—C．N复合膜。采用 x射线衍射仪、扫描 电镜 、能量色散 谱仪、纳米压痕仪和摩擦磨损仪对薄膜进行表征。结果表明：当负偏压小于等于 80V时，薄膜表现 出六方 “一WCN相结构，增加 到 120V时，转变为立方 B—WCN相 ，薄膜硬度 、弹性模量和膜基结合力出现对应最佳性能点的峰值 ；随着负偏压 的增大，薄膜质 量得到改善 ，磨损率和摩擦系数明显降低 ，负偏压达到200V时，磨损率和摩擦系数分别出现最低值 4．22×10 mm ·N～ ·m 和 0．27；薄膜 的磨损机制主要是磨粒磨损。 关键词 ：W—C—N复合膜 ； 磁控溅射 ； 基体负偏压 ； 摩擦磨损性能 中图分类号：TG453．4 文献标志码 ：A 文章编号：1009—6264(2013)04-0166—07 Effectsofnegativebiasvoltageontribologicalproperties 0fW -C-N thin film sbymagnetron sputtering YU Li—hua， W ANG Rui， XU Jun—hua (KeyLaboratoryofAdvancedWeldingTechnology，InstituteofMaterialsScienceandEngineering，Jiangsu UniversityofScienceandTechnology，Zhenjiang212003，China) Abstract：W—C—N nano—compositefilmswerefabricated byreactivemagnetron sputteringtechniquewith differentnegativebiasvoltage (Vb)MicrostructureandpropertiesofthefilmswereinvestigatedbyX—raydiffraction，scanelectronmicroscopy，energydispersive spectrometer，nano—indentorand tribometer．Theresultsshow thathexagonal 一W CN phaseOccursinthefilmsasVbislowerthanorequal to80V．However，asVbfurtherincreasestO120V，p—WCN forms．RaisingVbleadstoincreasingofhardness，elasticmodulusand bindingstrengthofthefilmstopeakvaluse．Theincreaseof resultsinimprovementofsurfacequalityanddecreaseoffrictioncoefficient andwearratefortheW —C—N films．AsVbincreasestO 120V，thefilmsgettheminimum wearrateandcoefficientoffriction ，which are 4．22 ×10一mm ·N～ ·m ～ and0．27．respectively．Abrasivewearisthemainwearmechanism． Keywords：W —C·N compositefilm ；reactivemagnetron sputtering；substratenegativebiasvoltage；tribologicalproperties