硬质涂层用氮化钨薄膜

氮化钨薄膜（W2N薄膜）是一种典型的过渡金属氮化物材料，具有优异的热力学性能，如高硬度，抗氧化，耐腐蚀，耐热，良好的化学稳定性和扩散阻隔性能等，因而常用作硬质涂层材料。

硬质涂层是指具有一定厚度（一般为微米量级）、显微硬度在20GPa以上的涂层，具有高硬度、低摩擦因数、良好的耐高温和耐腐蚀性能，广泛应用于机械加工、模具制造、地质钻探、纺织工业及航空航天等领域。

普通硬质涂层材料大多是过渡金属与非金属构成的化合物、金属间化合物等，主要包括氮化物（如氮化钨、氮化钛、氮化铬、氮化锆等）、硼化物、氧化物和碳化物涂层等。据悉，氮化钛、氮化铬和氮化锆等物质在极端环境下的磨损率较高，这意味着涂层的使用寿命较短。而与这些物质相比，氮化钨具有更高的硬度、较低的磨损率和更良好的化学稳定性，因而更符合当代社会对硬质材料的要求。

为了进一步提高氮化钨薄膜的力学和摩擦学性能，研究者常向该薄膜中掺入软相金属Y、Au、Ag、Al和硬质金属Cr等。研究表明，采用射频和直流共溅射的方法制备的金属Y-Cr掺杂的W2N薄膜比未掺杂软相金属的薄膜拥有更高的硬度和弹性模量，更好的摩擦学性能；在掺杂功率为30W时，薄膜具有硬度最大值为23.71GPa，弹性模量为256.34GPa，，平均摩擦学系数也有所降低；在掺杂功率为20W时，薄膜具有最小的磨损率为2.062*10^-6mm3/Nmm。

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