203 / 2020-09-20 20:40:32

Si含量对TaN/TiSiN纳米多层膜结构和性能的影响

纳米多层膜；Si含量；微观结构；硬度；摩擦学性能

采用磁控溅射技术在304不锈钢和硬质合金刀片上交替沉积TaN、TiSiN层，制备不同Si含量的TaN/TiSiN纳米多层膜。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、纳米压痕仪、原子力显微镜和摩擦磨损试验机等仪器的测试结果来表征其微观结构、硬度、表面粗糙度及摩擦学等性能。不同Si含量的TaN/TiSiN纳米多层膜均在（200）晶面呈现择优取向，并且随着Si含量的增加衍射峰向右偏移，当Si含量为10 %时，衍射峰的偏移量最大。随着Si含量的增加，TaN/TiSiN纳米多层膜的硬度先升高后降低，当Si含量为10 %时，硬度最大，达到25.8 GPa。表面粗糙度值随着Si含量的增加先减小后增大，随后又减小，当Si含量为15 %时，TaN/TiSiN纳米多层膜的表面最光滑，表面粗糙度值最小，为2.34 nm。摩擦系数和主切削力均随着Si含量的增加先减小后增大，当Si含量为15 %时，摩擦系数最小，耐磨性能最好，主切削力最小；因此，掺入适量的Si元素可以有效地提高TaN/TiSiN纳米多层膜的硬度、耐磨性能和切削性能。