金属学报  2008, Vol. 44 Issue (8): 917-921

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氮含量对脉冲偏压电弧离子镀CNx薄膜结构与性能的影响

李红凯;林国强;董闯;闻立时

大连理工大学三束材料改性国家重点实验室

EFFECT OF NITROGEN CONTENT ON THE MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF CNx FILMS DEPOSITED BY PULSED BIAS

Hong-Kai LI;;;;

李红凯; 林国强; 董闯; 闻立时 . 氮含量对脉冲偏压电弧离子镀CNx薄膜结构与性能的影响[J]. 金属学报, 2008, 44(8): 917-921 .
, , , . EFFECT OF NITROGEN CONTENT ON THE MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF CNx FILMS DEPOSITED BY PULSED BIAS[J]. Acta Metall Sin, 2008, 44(8): 917-921 .

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(859 KB)   摘要: 用脉冲偏压电弧离子镀设备在保持脉冲偏压一致和工作气压恒定的条件下, 控制不同氮流量 在硬质合金基体上制备了不同氮含量的CNx薄膜. 用SEM, GIXRD, XPS, 激光Raman谱和纳米压 入等方法分别研究了薄膜的表面形貌、成分、结构与性能. 结果表明, 随着氮流量的增加, 薄膜中氮 含量先是线性增加然后趋于平缓, 薄膜呈非晶结构且为类金刚石薄膜, 其硬度与弹性模量随着氮含量 增加先增加后下降, 在x=0.081时出现最大值, 分别为32.1 GPa和411.8 GPa. 分析表明, 通过氮含量 的改变而使sp3键含量发生改变是影响薄膜性能变化的重要因素. 关键词 ： 氮化碳薄膜,  脉冲偏压,  电弧离子镀,  结构,  性能     Abstract：The uniform、smooth and dense CNx fllms with different nitrogen content were deposited on cemented carbide substrate at different nitrogen flow rate by pulsed bias arc ion plating. The surface morphology、composition、structure、hardness and elastic modulus of CNx films were investigated by Scanning electron microscopy(SEM), Glancing incidence X-ray diffraction(GIXRD), X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)、Raman spectra and Nano-indentation, respectively. The result show that the nitrogen content in the CNx films increase linearly and then slowly with the nitrogen flow rate increasing. The X-ray diffraction result indicates that the deposited films were amorphous. The hardness and elastic modulus increase and then decrease with nitrogen content increasing. The hardness and elastic modulus of the films with the nitrogen content of 8.1(at)% has a maximum value of 32.1GPa and 411.8GPa, respectively. The Raman spectra results suggest that the deposited films have the typical characteristic of diamond-like carbon films. The ID/IG ratio decrease and then increase with increasing nitrogen content and the minimum value, which corresponds to the highest sp3 content, was obtained at nitrogen content of 8.1%. The change of sp3 content by adjusting the nitrogen content in the CNx films is the only factor that influence the hardness of the films. Key words： carbon nitride films    pulsed bias    arc ion plating    microstructure    properties 收稿日期: 2008-01-14      ZTFLH:  TB43   服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 李红凯 林国强 董闯 闻立时 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2008/V44/I8/917 [1]Wang E G.Prog Mater Sci,1997;41:241 [2]Widlow I,Chung Y W.Int Mater Rev,2002;47:153 [3]Stephen M,Juan M M.Diamond Relat Mater,1999;8: 1809 [4]Martin P J,Bendavid A.Thin Solid Films,2001;394:1 [5]Lin G Q,Zhao Y H,Guo H M,Wang D Z,Dong C,Huang R F,Wen L S.J Vac Sci Technol,2004;22:1218 [6]Zhou Z M,Xia L F.Surf Coat Technol,2003;172:102 [7]Hammer P,Victoria N M,Alvarez F.J Vac Sci Technol, 2000;18:2277 [8]Tian X M,Adhikari S,Adhikary S,Uchida H,Umeno M, Soga T,Jimbo T.Diamond Relat Mater,2005;14:1839 [9]Shi J R.J Appl Phys,2006;99:1 [10]Hainsworth S V,Uhure N J.Int Mater Rev,2007;52:153 [11]Li L H,Wu Y Q,Cui X M,Zhang H Q,Zhang Y H,Xia L F,Chu P K.Acta Metall Sin,2004;40:220 (李刘合，武咏琴，崔旭明，张海泉，张彦华，夏立芳，朱剑豪．金属学报，2004；40：220) [12]Ferrari A C.Diamond Relat Mater,2002;11:1053 [13]Zou Y S,Wang W,Zheng J D,Sun C,Huang R F,Wen L S.Acta Metall Sin,2004;40:537 (邹友声，汪伟，郑静地，孙超，黄荣芳，闻立时．金属学报，2004；40：537) [14]Bai H L,Jiang E Y,Wu P,Wang Y,Wang C D.Acta Metall Sin,1999;35:762 (白海力，姜恩永，吴萍，王怡，王存达．金属学报，1999；35：762) [15]Robertson J.Mater Sci Eng,2002;R37:129 [16]Silva S R P,Robertson J,Amaratunga G A J,Rafferty B, Brown L M,Schwan J,Franceschini D F,Mariotto G.J Appl Phys,1997;81:2626 [1] 郑亮, 张强, 李周, 张国庆. 增/降氧过程对高温合金粉末表面特性和合金性能的影响：粉末存储到脱气处理[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1265-1278. [2] 张雷雷, 陈晶阳, 汤鑫, 肖程波, 张明军, 杨卿. K439B铸造高温合金800℃长期时效组织与性能演变[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1253-1264. [3] 宫声凯, 刘原, 耿粒伦, 茹毅, 赵文月, 裴延玲, 李树索. 涂层/高温合金界面行为及调控研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1097-1108. [4] 张健, 王莉, 谢光, 王栋, 申健, 卢玉章, 黄亚奇, 李亚微. 镍基单晶高温合金的研发进展[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1109-1124. [5] 王磊, 刘梦雅, 刘杨, 宋秀, 孟凡强. 镍基高温合金表面冲击强化机制及应用研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1173-1189. [6] 陈礼清, 李兴, 赵阳, 王帅, 冯阳. 结构功能一体化高锰减振钢研究发展概况[J]. 金属学报, 2023, 59(8): 1015-1026. [7] 丁桦, 张宇, 蔡明晖, 唐正友. 奥氏体基Fe-Mn-Al-C轻质钢的研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(8): 1027-1041. [8] 李景仁, 谢东升, 张栋栋, 谢红波, 潘虎成, 任玉平, 秦高梧. 新型低合金化高强Mg-0.2Ce-0.2Ca合金挤压过程中的组织演变机理[J]. 金属学报, 2023, 59(8): 1087-1096. [9] 刘伟, 陈婉琦, 马梦晗, 李恺伦. 聚变堆用W在等离子体作用下的辐照损伤行为研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(8): 986-1000. [10] 袁江淮, 王振玉, 马冠水, 周广学, 程晓英, 汪爱英. Cr2AlC涂层相结构演变对力学性能的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(7): 961-968. [11] 司永礼, 薛金涛, 王幸福, 梁驹华, 史子木, 韩福生. Cr添加对孪生诱发塑性钢腐蚀行为的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(7): 905-914. [12] 刘俊鹏, 陈浩, 张弛, 杨志刚, 张勇, 戴兰宏. 高熵合金的低温塑性变形机制及强韧化研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(6): 727-743. [13] 李谦, 刘凯, 赵天亮. 弹性拉应力下Q235碳钢在5%NaCl盐雾中的成锈行为及其机理[J]. 金属学报, 2023, 59(6): 829-840. [14] 郭福, 杜逸晖, 籍晓亮, 王乙舒. 微电子互连用锡基合金及复合钎料热-机械可靠性研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(6): 744-756. [15] 梁凯, 姚志浩, 谢锡善, 姚凯俊, 董建新. 新型耐热合金SP2215组织与性能的关联性[J]. 金属学报, 2023, 59(6): 797-811. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed