氧含量对高功率脉冲磁控溅射AlCrSiON涂层高温摩擦学性能的影响

由于真空度的要求，制备氮化物涂层时将不可避免的会有氧的存在，因此了解氧元素对涂层性能的影响至关重要。采用高功率脉冲磁控溅射（HIPIMS）技术在Ar/N2/O2混合气氛下制备AlCrSiON涂层，研究氧含量（0%~30.4%，原子数分数）对涂层结构、力学性能和摩擦学性能的影响及作用机制。结果表明，AlCrSiN涂层由fcc-CrN、β-Cr2N和hcp-AlN组成，AlCrSiON则由（Cr， Al）N、立方Cr2N和（Cr， Al）（O， N）组成。AlCrSiN涂层硬度为（14.3±1.8） GPa，随着氧含量增加至24.3%，涂层硬度增加至（20.1±3.0） GPa；继续增加氧含量则将导致涂层硬度下降。当环境温度由室温增加至400℃，涂层摩擦因数由0.6~0.7增加至0.9；温度升至800℃，涂层摩擦因数降至0.4。氧含量对涂层高温摩擦因数的影响较小，对涂层的磨损率却有着重要影响。当氧含量为30.4%时，AlCrSiON涂层具有最优耐磨损性能