沉积压强对AlCrSiN/Mo自润滑涂层结构及性能的影响

摘要

为解决AlCrSiN涂层刀具在干切削时因摩擦因数高导致切削温度急剧上升，严重缩短刀具使用寿命的难题，通过在AlCrSiN涂层中掺杂第六副族Mo元素改善涂层摩擦学性能。采用高功率脉冲磁控溅射与脉冲直流磁控溅射复合镀膜技术，在不同沉积压强下制备AlCrSiN/Mo涂层，调控涂层成分及结构，利用扫描电镜、电子探针分析仪、X射线衍射仪、纳米压痕仪、划痕测试仪及摩擦磨损试验机对涂层的成分结构、力学性能及摩擦学性能进行表征。结果表明：随着沉积压强增加，涂层择优生长取向由（111）晶面转变为（200）晶面，组织结构变得更加致密；涂层的临界载荷从65.6 N逐渐增至82.0 N，但沉积速率呈线性降低。当沉积压强为1.6 Pa时，涂层的硬度与弹性模量均达到最高值，分别为20.6 GPa和394.3 GPa；特征值H/E与H³/E*²也达到最大，分别为0.052 GPa和0.046 GPa，此时涂层摩擦学性能最佳，摩擦因数与磨损率分别为0.59与1.52×10^-3μm³·N^-1·μm^-1。

关键词

沉积压强 / AlCrSiN/Mo / 弹性模量 / H/E / 磨损率