Ta含量对Cr-Ta-N薄膜的微观结构、力学性能以及摩擦磨损性能的影响

采用射频磁控溅射制备了不同Ta含量的Cr-Ta-N薄膜,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪、摩擦磨损仪和三维形貌仪等设备对薄膜的成分、微观结构、力学和室温摩擦磨损性能进行表征.结果表明,Cr-Ta-N薄膜呈面心立方(fcc)结构,为Ta固溶在Cr N晶格中的置换固溶体.随着Ta含量的升高,Cr-Ta-N薄膜的硬度先逐渐升高后基本趋于稳定.当Ta质量百分含量增加到1.74%时,Cr-Ta-N复合膜的硬度最大,达到31.9GPa.在室温条件下,Cr-Ta-N薄膜的平均摩擦系数和磨损率随Ta含量的升高逐渐减小.当薄膜中Ta质量百分含量为3.37%,薄膜平均摩擦系数以及磨损率最小,其最小值分别为0.52、1.77×10~(-8)mm~3·N~(-1)·mm~(-1).