本發(fā)明屬于材料化學(xué)領(lǐng)域,涉及一種涂層,具體為一種zrmgn納米結(jié)構(gòu)薄膜及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù):
由于切削工具或者機(jī)械零件常常在一些極端的環(huán)境下服役,所以要求其表面具有較高的硬度、較低的摩擦系數(shù)、良好的耐腐蝕性以及良好的高溫穩(wěn)定性能。薄膜技術(shù)是改善材料表面性能的重要手段。然而,現(xiàn)代加工制造業(yè)的飛速發(fā)展使得傳統(tǒng)的二元氮化物難以滿足其要求,亟需開發(fā)一系列兼具諸如力學(xué)性能、高溫?zé)岱€(wěn)定性能和摩擦磨損性能等更高優(yōu)異性能的新型材料。zrn因具有高熔點(diǎn)、高硬度、良好的化學(xué)穩(wěn)定性而受到研究者關(guān)注。近年來不少學(xué)者研究了zrcn、zragn、zrwn等體系的力學(xué)性能和摩擦磨損性能,發(fā)現(xiàn)添加第三種元素后,力學(xué)性能及摩擦磨損性能均得到改善,但在高溫下的抗氧化溫度還比較低。因此,與當(dāng)代加工制造業(yè)所要求的寬溫域涂層相比,此類硬質(zhì)涂層的高溫抗氧化性能仍有不足。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
解決的技術(shù)問題:為了克服現(xiàn)有zrn系硬質(zhì)納米結(jié)構(gòu)復(fù)合薄膜及多層膜高溫抗氧化性能不理想的缺點(diǎn),獲得一種兼具高硬度、優(yōu)異的摩擦磨損性能及高溫抗氧化性能,且可用于高速、干式切削的納米結(jié)構(gòu)硬質(zhì)薄膜,本發(fā)明提供了一種zrmgn納米結(jié)構(gòu)薄膜及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)方案:一種zrmgn納米結(jié)構(gòu)薄膜,所述薄膜分子式表示為(zr,mg)n,薄膜以zrn為過渡層,薄膜的厚度為2~3μm。
優(yōu)選的,所述薄膜的顯微硬度為20.937gpa~25.248gpa,顯微硬度隨著mg靶功率的增加先增大后下降,在mg靶功率為50w時(shí),顯微硬度達(dá)到最大值25.248gpa。
優(yōu)選的,所述薄膜的彈性模量為239.049gpa~350.316gpa,彈性模量隨著mg靶功率的增加先增大后下降,在mg靶功率為30w時(shí),彈性模量達(dá)到最大值350.316gpa。
優(yōu)選的,常溫條件下,隨著mg靶功率的增加,所述薄膜的摩擦系數(shù)先減小后增大,磨損率逐漸減小。
優(yōu)選的,mg靶功率為50w時(shí),干切削實(shí)驗(yàn)中溫度從室溫升高至700℃的條件下,所述涂層的摩擦系數(shù)隨著溫度的升高先增大后減小,700℃時(shí)達(dá)到最低值,磨損率始終增大。
以上任一所述zrmgn納米結(jié)構(gòu)薄膜的制備方法,所述方法為采用zr靶和mg靶為原材料,以氬氣為起弧,氮?dú)鉃榉磻?yīng)氣體,氬氮?dú)怏w流量比為10sccm:2sccm,真空度低于6.0×10-4pa時(shí)濺射,在室溫下采用雙靶共焦射頻反應(yīng)磁控濺射法濺
聲明:
“ZrMgN納米結(jié)構(gòu)薄膜及其制備方法和應(yīng)用與流程” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)