摘要：目的对比研究HiPIMS和DCMS技术对涂层组织、结构与性能的影响,为不同磁控溅射技术制备硬质涂层提供理论依据与实验指导。方法在相同功率密度下,通过HiPIMS和DCMS技术分别制备TiSiN涂层。通过X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、扫描探针显微镜(SPM)表征涂层的结构和形貌,并通过纳米压痕仪、划痕仪、UMT-3摩擦磨损试验机、电化学工作站表征涂层的力学、摩擦学和耐腐蚀性能。结果与DCMS制备的TiSiN涂层相比,HiPIMS技术所制备的涂层表面更加光滑,结构更为致密,硬度提高了10%,且应力降低了35%,呈低应力高硬度特征,涂层的韧性和结合力也明显提高,膜基结合力由DCMS涂层的40N提高至50N。同时,涂层的耐磨和耐腐蚀性能得到提升,摩擦系数降低了18%,腐蚀电流密降低了将近1个数量级。结论与DCMS相比,HiPIMS技术在制备TiSiN纳米复合涂层上具有显著优势,有效提高了涂层的综合使役性能。

关键词：高功率脉冲磁控溅射 tisin涂层 纳米复合 低应力 高硬度 

单位：天津师范大学物理与材料科学学院; 天津300387; 中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室; 浙江宁波315201; 中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江省海洋材料与防护技术重点实验室; 浙江宁波315201; 中国科学院大学材料与光电研究中心; 北京100049