高速鋼表面BCN薄膜制備研究.pdf

1、磁控濺射法制備BCN薄膜具有沉積速率高、成膜質(zhì)量好等特點,尤其是成膜溫度低,不影響基材的性能,所以很適用于金屬表面改性。本文主要研究高速鋼基體上用射頻磁控濺射法制備BCN薄膜,同時研究了高速鋼基體上BCN/TiN雙層薄膜的制備及其性能。
　　 本文采用h-BN、C為靶材,在以W18Cr4V為主的基材上制備了BCN單膜與BCN/TiN雙層薄膜,通過掃描電鏡、能譜儀、X射線衍射儀、摩擦磨損以及劃痕試驗儀等手段系統(tǒng)研究了濺射工藝參數(shù)對

2、薄膜形貌、結(jié)構(gòu)和性能的影響。
　　 研究結(jié)果表明:C靶采用直流濺射,功率100W;h-BN靶采用射頻反應濺射,濺射功率200W、工作氣壓0.5Pa、沉積時間120min、氮氣和氬氣流量分別為20sccm、60sccm、靶基距60mm的條件下,獲得的BCN薄膜表面平整致密,晶粒大小均勻,性能最佳。在優(yōu)化工藝條件下制備的BCN薄膜經(jīng)過570℃退火,薄膜表面質(zhì)量好,結(jié)晶程度高。
　　 BCN薄膜表層XRD分析表明,制備薄膜中含

3、有C3N4,BN,(BN)0.26C0.74的存在。退火對BCN薄膜的結(jié)構(gòu)影響明顯,薄膜由非晶態(tài)轉(zhuǎn)化為晶態(tài),并具備更高的耐磨性和附著力。FFIR結(jié)果顯示所制備的薄膜中在810cm-1,1180cm-1,1401.cm-1,1528cm-1,2258cm-1,位置處存在5個明顯的紅外吸收帶。810cm-1的吸收峰歸因于B-N-B的彎曲振動,1180cm-1處的吸收峰歸因于B-C的彎曲振動,1401cm-1處的吸收峰歸因于B-N的彎曲振動,

4、1528cm-1處的吸收峰歸因于C=N的彎曲振動,2258cm-1處的吸收峰歸因于C-N的彎曲振動說明薄膜中有C-N,C-B,B-N的化合鍵存在,而三元B-C-N不明顯。
　　 摩擦磨損試驗結(jié)果顯示,無論是單層BCN薄膜還是雙層BCN/TiN薄膜都具有優(yōu)良的減摩性能?；哪Σ料禂?shù)約為0.5,沉積BCN薄膜后摩擦系數(shù)驟減至0.11左右,膜的結(jié)合力為14N左右。結(jié)合力測試結(jié)果顯示,雙層膜的結(jié)合力約為28N。滲硼對薄膜形貌改變較大,使