《表2 3种Cr N基涂层的力学性能》

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《多弧离子镀制备氮化铬基涂层及其摩擦学性能研究》

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图4给出了Cr N，Cr ANl和Cr N/Cr等3种多层涂层的膜基结合力的大小.采用划痕仪测量膜基结合力，最大加载载荷为150N.用SEM观察划痕形貌，并用EDS对划痕进行线扫描以检测基底中Fe元素信号.以划痕周围出现涂层剥落的位置所对应的载荷记为Lc1，以划痕中Fe元素信号突然增强的位置所对应的载荷记为Lc2.比较Lc1和Lc2值，以二者较小值作为涂层结合力Lc（表2）.如图4a所示，Cr N涂层在载荷为110N时，划痕一侧出现了片状剥落.而Cr N涂层划痕内的Fe元素线扫描能谱显示，谱图中除噪音峰外，未探测到Fe的信号峰，表明在整个加载范围内，Cr N涂层没有从基体发生剥落，对应的Lc2大于150N.对于Cr Al N涂层，在载荷为78N处划痕两侧即开始发生剥落，在载荷为129N时划痕内的EDS谱出现明显的Fe元素信号，表明涂层已从基底脱落.而Cr N/Cr多层涂层在载荷为130N处划痕边缘才出现轻微剥落现象，在载荷为135N时划痕内EDS谱出现了Fe的信号峰.3种涂层的Lc2值均大于Lc1值，表明涂层划痕外侧的剥落现象并非来自膜基界面处，而是来自涂层内部，当外加载荷超过了涂层内聚力时发生了层内剥落.比较3种涂层的Lc值，发现Cr ANl涂层结合力最低，而Cr N/Cr多层涂层的结合力最高.Cr ANl涂层中Al原子的固溶引起Cr N晶格畸变，增大了涂层内应力，导致涂层脆性增大，因而涂层结合力下降.而Cr N/Cr多层涂层为软硬相交替结构，划痕测试过程中，较软的Cr层起到了协调形变、缓解应力集中的作用，有效改善了涂层的整体韧性，提升了涂层的结合力.