硬質塗層用氮化鎢薄膜

氮化鎢薄膜（W2N薄膜）是一種典型的過渡金屬氮化物材料，具有優异的熱力學性能，如高硬度，抗氧化，耐腐蝕，耐熱，良好的化學穩定性和擴散阻隔性能等，因而常用作硬質塗層材料。

硬質塗層是指具有一定厚度（一般爲微米量級）、顯微硬度在20GPa以上的塗層，具有高硬度、低摩擦因數、良好的耐高溫和耐腐蝕性能，廣泛應用于機械加工、模具製造、地質鑽探、紡織工業及航空航天等領域。

普通硬質塗層材料大多是過渡金屬與非金屬構成的化合物、金屬間化合物等，主要包括氮化物（如氮化鎢、氮化鈦、氮化鉻、氮化鋯等）、硼化物、氧化物和碳化物塗層等。據悉，氮化鈦、氮化鉻和氮化鋯等物質在極端環境下的磨損率較高，這意味著塗層的使用壽命較短。而與這些物質相比，氮化鎢具有更高的硬度、較低的磨損率和更良好的化學穩定性，因而更符合當代社會對硬質材料的要求。

爲了進一步提高氮化鎢薄膜的力學和摩擦學性能，研究者常向該薄膜中摻入軟相金屬Y、Au、Ag、Al和硬質金屬Cr等。研究表明，采用射頻和直流共濺射的方法製備的金屬Y-Cr摻雜的W2N薄膜比未摻雜軟相金屬的薄膜擁有更高的硬度和彈性模量，更好的摩擦學性能；在摻雜功率爲30W時，薄膜具有硬度最大值爲23.71GPa，彈性模量爲256.34GPa，，平均摩擦學係數也有所降低；在摻雜功率爲20W時，薄膜具有最小的磨損率爲2.062*10^-6mm3/Nmm。

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