【摘 要】
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硬质涂层能够显著地改进刀具材料的切削性能和抗磨损性能,进而大大提高刀具材料的使用寿命,被应用于机械设备、电子产品、冶金、汽车、航空飞行等不同领域。为适应不同环境的需求,涂层结构需要更优质的材料与工艺技术作为发展的基础与保障。过渡族金属氮化物、碳化物、硼化物等金属间化合物涂层以及一些金属氧化物涂层具有硬度高、化学稳定性好等优点,其中,ZrN涂层具有较高的热硬性、良好的耐腐蚀性能和仿金色泽,是目前理想
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硬质涂层能够显著地改进刀具材料的切削性能和抗磨损性能,进而大大提高刀具材料的使用寿命,被应用于机械设备、电子产品、冶金、汽车、航空飞行等不同领域。为适应不同环境的需求,涂层结构需要更优质的材料与工艺技术作为发展的基础与保障。过渡族金属氮化物、碳化物、硼化物等金属间化合物涂层以及一些金属氧化物涂层具有硬度高、化学稳定性好等优点,其中,ZrN涂层具有较高的热硬性、良好的耐腐蚀性能和仿金色泽,是目前理想的硬质防护涂层。本文采用多弧离子镀技术,分别在硅片、不锈钢、玻璃和高速钢基底上制备了ZrN单层膜、不同调制比的Zr/ZrN多层膜、不同调制比的ZrN/ZrO2多层膜以及Zr（NO）复合膜。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、微米压痕仪、电化学工作站和接触角测量仪分别测试了薄膜的物相结构、表面形貌、硬度、结合力、交流阻抗以及疏水性能,取得了良好的研究结果。研究结果表明:ZrN单层膜、不同调制比的Zr/ZrN多层膜、不同调制比的ZrN/ZrO2多层膜以及Zr（NO）复合膜均有较高的结晶度,表面形貌平整,组织结构致密;Zr/ZrN多层膜可以有效地提高材料表面的硬度和多层膜与基体间的结合力,且多层膜的硬度均高于单层ZrN薄膜,调制比为1:1时,Zr/ZrN多层膜的硬度达到1541.58 Hv,结合力为51.61 N;ZrN单层膜具有亲水性,Zr/ZrN多层膜随着Zr的增加逐渐呈现疏水性,Zr/ZrN多层膜的调制比为3:2时,表面疏水性最好,接触角为103.44°。ZrN/ZrO2多层膜具有疏水性,硬度和结合力均小于单层ZrN薄膜,随着ZrO2含量的增多,涂层的硬度和结合力降低。ZrN/ZrO2多层膜的抗腐蚀性能比Zr/ZrN多层膜好。Zr（NO）复合膜的硬度为967.33 Hv,结合力为45.67 N,复合结构可以提高涂层与基底的结合力。Zr（NO）复合膜的疏水性能和抗腐蚀性能最好,接触角为108.63°。
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