偏压对直流磁控溅射制备的AlB2-type WB2薄膜结构和性能的影响

本文采用YG8(WC-Co)硬质合金为基体,用直流磁控溅射的方法制备了不同偏压下的AlB2-type WB2硬质薄膜。采用X射线衍射(XRD),电子探针(EPMA),场发射扫描电镜(FESEM),原子力显微镜(AFM),纳米压痕仪,球盘式磨擦仪及划痕仪等,研究了偏压对薄膜的组织、元素组成及力学和摩擦学性能的影响。结果显示,沉积的薄膜均呈现出富W的低化学计量比,并具有明显的柱状结构。随着偏压的增加,薄膜的B/W原子比降低,柱子尺寸明显增加,晶粒尺寸先增加后降低,且择优取向从(001)转变为(101),这些因素均导致薄膜的性能有所降低。而沉积速率也随着偏压增加先增加后降低,并在-100 V偏压下取得峰值。综合评价,-50V偏压下沉积的薄膜呈现出最优异的性能,具有最高的硬度35.9 GPa,最强的膜基结合力50N,较低的摩擦系数0.36和最低的磨损率2.3×10-7 mm3/mN。