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
声明：
“ZrMgN纳米结构薄膜及其制备方法和应用与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：江苏科技大学
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2025年07月09日 ~ 11日 
