| Abstract: The latest progress of hard thin films was reviewed in this article. The multielement and multiplayer is the important developing direction of hard thin film relently. The hardness of intrinsically super hard materials, Diamond, C-BN, B4C, TiB2 and BC4N etc. can reach 50－80GPa . The hardness of two new superhard thin films, nanosuperlattice films and nanocrystalline complex films, which can reach the value of 40－70GPa ,increase with the reducing period of modulation and the minimizing grain size of nanocrystalline,respectively. The plastic hardness of nc-TiN / a-Si3N4, which possess the highest hardness prepared by PCVD ,was measured in a value of 110 GPa at applied loads of 30mN, in 80 GPa at a loads of 70mN, respectively. Furthermore, the applied prospection of hard films materials was also discussed in the summary.
一 引言
所謂“超硬”材料，系指顯微硬度HV≥40GPa的材料。隨著現代制造業的進步，難加工材料越來越多，金屬切削工藝的發展，特別是高速切削、干切削和微潤滑切削工藝的出現，對金屬切削刀具提出了越來越嚴酷的技術要求。涂層刀具的出現，被認為是金屬切削刀具技術發展史上的一次革命。將超硬薄膜材料鍍于金屬切削刀具表面，正適應了現代制造業對金屬切削刀具的高技術要求，金屬切削刀具基體保持了其較高的強度，鍍于表面的涂層又能發揮它“超硬、強韌、耐磨、自潤滑”的優勢，從而大大提高了金屬切削刀具在現代加工過程中的耐用度和適應性。此外，許多在磨擦環境中使用的部件，例如紡機上的鋼領圈，內燃機中的活塞環，各種模具等，硬質薄膜材料也能大大提高其使用壽命。因此硬質薄膜材料可以廣泛應用于機械制造，汽車工業，紡織工業，地質鉆探，模具工業，航空航天等領域。
實際的工業應用，硬度只是諸多技術要求中的一個，此外還有高溫硬度和韌性，抗氧化性，化學穩定性，硬質材料對工件的磨擦系數和磨損率，涂層的附著強度，導熱系數等都有一定的要求。對于不同的使用場合，薄膜的技術要求各有側重。 硬質薄膜的制膜方法主要分物理氣相沉積（PVD）和化學氣相沉積（CVD）兩大類，近年來，它們分別都有長足進步。PVD技術中，電弧離子鍍和磁控濺射離子鍍是工業生產的主流鍍膜技術。電弧離子鍍以其離化率高，薄膜生長速度快，涂層附著強度好等一系列優點，占了涂層市場的很大份額。九十年代中期我國從國外引進的七臺大型鍍膜機均為電弧離子鍍，對我國的鍍膜工業進步起到很大推動作用。最近磁控濺射離子鍍，由于非平衡磁場，多靶磁場耦合，孿生磁控靶，脈沖濺射，中頻交流濺射電源等新技術的出現，使磁控濺射技術在制備多元素復合膜，超晶格薄膜和納米晶超硬薄膜方面，超過了電弧離子鍍方法。先進的磁控濺射技術為沉積超硬薄膜提供了技術保證，完善的鍍膜設備功能是保證超硬薄膜材料質量的基礎。超硬薄膜材料是材料科學與工程中十分活沃的領域。 |
