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ZrMgN纳米结构薄膜及其制备方法和应用与流程

682   编辑:中冶有色网   来源:江苏科技大学  
2023-09-21 14:26:11
本发明属于材料化学领域,涉及一种涂层,具体为一种zrmgn纳米结构薄膜及其制备方法和应用。 背景技术: 由于切削工具或者机械零件常常在一些极端的环境下服役,所以要求其表面具有较高的硬度、较低的摩擦系数、良好的耐腐蚀性以及良好的高温稳定性能。薄膜技术是改善材料表面性能的重要手段。然而,现代加工制造业的飞速发展使得传统的二元氮化物难以满足其要求,亟需开发一系列兼具诸如力学性能、高温热稳定性能和摩擦磨损性能等更高优异性能的新型材料。zrn因具有高熔点、高硬度、良好的化学稳定性而受到研究者关注。近年来不少学者研究了zrcn、zragn、zrwn等体系的力学性能和摩擦磨损性能,发现添加第三种元素后,力学性能及摩擦磨损性能均得到改善,但在高温下的抗氧化温度还比较低。因此,与当代加工制造业所要求的宽温域涂层相比,此类硬质涂层的高温抗氧化性能仍有不足。 技术实现要素: 解决的技术问题:为了克服现有zrn系硬质纳米结构复合薄膜及多层膜高温抗氧化性能不理想的缺点,获得一种兼具高硬度、优异的摩擦磨损性能及高温抗氧化性能,且可用于高速、干式切削的纳米结构硬质薄膜,本发明提供了一种zrmgn纳米结构薄膜及其制备方法和应用。 技术方案:一种zrmgn纳米结构薄膜,所述薄膜分子式表示为(zr,mg)n,薄膜以zrn为过渡层,薄膜的厚度为2~3μm。 优选的,所述薄膜的显微硬度为20.937gpa~25.248gpa,显微硬度随着mg靶功率的增加先增大后下降,在mg靶功率为50w时,显微硬度达到最大值25.248gpa。 优选的,所述薄膜的弹性模量为239.049gpa~350.316gpa,弹性模量随着mg靶功率的增加先增大后下降,在mg靶功率为30w时,弹性模量达到最大值350.316gpa。 优选的,常温条件下,随着mg靶功率的增加,所述薄膜的摩擦系数先减小后增大,磨损率逐渐减小。 优选的,mg靶功率为50w时,干切削实验中温度从室温升高至700℃的条件下,所述涂层的摩擦系数随着温度的升高先增大后减小,700℃时达到最低值,磨损率始终增大。 以上任一所述zrmgn纳米结构薄膜的制备方法,所述方法为采用zr靶和mg靶为原材料,以氩气为起弧,氮气为反应气体,氩氮气体流量比为10sccm:2sccm,真空度低于6.0×10-4pa时溅射,在室温下采用双靶共焦射频反应磁控溅射法溅
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