18、材料涂层与医疗设备可靠性研究

材料涂层与医疗设备可靠性研究

一、CrN/CrAlN多层涂层研究

1. 涂层背景与优势
   • CrN薄膜在耐高温氧化、耐腐蚀、稳定性和耐磨性方面优于TiN。过去二十年，CrN参考层通过添加Al、Mo、Ti、Si等元素得到了极大发展。添加元素到二元涂层中可形成新相，改善涂层的机械和摩擦学性能。
   • 例如，添加Al能改善CrN薄膜涂层的机械性能和抗氧化性。Al原子可取代CrN晶格中Cr原子的位置，形成固溶强化，提高机械性能。研究表明，不同Al/Cr比制备的CrAlN薄膜硬度均大于CrN，且具有更好的热稳定性、耐腐蚀性和耐磨性。
2. 实验过程
   • 实验材料与准备 ：采用90CrMoV8不锈钢（用于木材切割工具）和抛光硅（100）作为基底。基底在沉积前需在丙酮和乙醇中超声清洗5分钟，然后用压缩空气干燥。
   • 涂层沉积 ：使用直流反应磁控溅射（KENOSISTEC - KS40V）在基底上沉积CrN/CrAlN多层涂层。沉积前，基底在 - 700V氩等离子体中原位清洗10分钟，腔室压力抽至3×10⁻⁵ Pa，基底预热至300°C保持7小时。沉积过程中，工作压力设定为0.5 Pa，Ar和N₂流量分别为68.8和33.3 sccm，Cr和Al靶材功率分别为1500 W和1000 W。
   • 实验参数 ：改变CrN/CrAlN的双层数量（1 - 4），同时保持涂层总厚度为