多弧离子镀Ti(C,N)/Ti薄膜性能研究

在45钢基体上采用多弧离子镀技术沉积了Ti(C,N)/Ti双层膜,采用纳米测试仪、SEM、XRD及MM-200等考察了该双层膜的基本性能、组织结构及摩擦学性能.结果表明:该双层膜的显微硬度达15.6 GPa;膜与基体结合良好,临界载荷达136.3 mN;膜的主要组成相为Ti(C0.2,N0.8)及少量的Ti;膜的摩擦学性能良好,使基体的耐磨性提高了2倍.     

钛合金表面磁控溅射与多弧离子镀TiN膜的摩擦学性能比较

分别采用磁控溅射（MS）和多弧离子镀（MAIP）技术在TC4钛合金表面制备了TiN膜层，采用划痕仪、显微硬度计和多冲试验机评价了两种方法制备膜层的膜基结合强度及承受静态和动态载荷的能力。采用球一盘磨损试验机评价了膜层的摩擦学性能，利用扫描电镜（SEM）分析了磨痕形态特征，利用轮廓仪测量了磨损体积。结果表明：磁控溅射和多弧离子镀TiN膜层均能显著提高钛合金表面的硬度和承载能力；磁控溅射TiN膜层致密、光滑，有良好的减摩作用，但由于膜层承载能力低和膜基结合强度较差，摩擦因数随磨损行程呈增大变化趋势；多弧离子镀TiN膜层结合强度高，膜层厚，承载能力强，韧性好，同时硬质TiN膜层表面分布的Ti颗粒起到了润滑作用，因而耐磨性能优于磁控溅射TiN膜层。     

电弧离子镀TiN工艺优化及TiN/TiC多层膜性能

采用电弧离子镀技术制备TiN薄膜,研究了不同氮分压以及基体偏压下薄膜的表面质量、微结构、相组成、硬度以及结合力,优化工艺参数并制备TiN/TiC多层膜,比较了多层膜以及TiC单层膜的硬度以及摩擦性能的差异。结果表明,经过对不同工艺参数下薄膜的形貌结构以及性能比较,确定采用0.6 Pa氮分压以及-100 V基体偏压作为TiN优化工艺参数,在该工艺基础上制备的TiN/TiC多层膜与单层TiC薄膜相比具有更高的硬度以及更低的摩擦系数。     

多弧离子镀(Ti,Al,Zr,Cr)N多元膜的高温氧化行为

采用多弧离子镀技术,用Ti-Al-Zr合金靶和Cr靶,在W18Cr4V高速钢基体上沉积了(Ti,Al,Zr,Cr)N多元膜,并进行了600℃,700℃,800℃和900℃短时(4 h)高温氧化实验及700℃和800℃长期(100h)高温循环氧化实验.用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)观察和分析样品表面氧化膜.结果表明,这种多元膜在短时(4 h)高温氧化条件下,800℃时仍具有良好的抗高温氧化性,XRD显示氧化膜主要为TiO2;在长期(100 h)高温氧化条件下,该多元膜的抗高温氧化温度大约为700℃左右.     

TiN/TiAlN涂层Ti(C,N)基金属陶瓷刀具的切削性能

采用多弧离子镀技术在Ti(C,N)基金属陶瓷基体上沉积了TiN/TiAlN多层涂层,通过扫描电镜、涂层附着力自动划痕仪对其显微组织形貌和涂层的结合强度进行了分析,并对涂层和未涂层金属陶瓷铣刀以及硬质合金铣刀进行了切削0Cr18Ni9钢的试验.结果表明,多弧离子镀TiN/TiAlN涂层均匀,TiN/TiAlN多层涂层与金属陶瓷之间的结合强度高达57.52 N.TiN/TiAlN涂层金属陶瓷的切削性能明显优于未涂层金属陶瓷和硬质合会YW2,其平均寿命为硬质合金刀具的2倍.TiN/TiAlN涂层金属陶瓷刀具的失效形式主要是磨损和崩刃,没有涂层剥落现象,TiN/TiAlN涂层与基体的结合强度很好.未涂层金属陶瓷刀具的磨损形式主要是磨损和粘着.     

Ti(C,N)膜的离子镀及其抗氧化特性

采用空心阴极离子镀的方法在1Crl8Ni9Ti奥氏体不锈钢表面沉积了Ti(C，N)膜。通过测试膜层基本性能确定了反应气体流量C2H2和N2的最佳比例为0．1，即C2H2为5mL／min，N2为50mL／min。研究了膜层在750℃～950℃时的抗氧化性能。SEM及XRD分析表明，膜层抗氧化性较好，尤其在高温状态对基体有很好的保护作用。     

基片偏压改变对镁合金 Ti / TiN 膜质量的影响

目的探讨基片偏压对镁合金Ti/TiN膜层质量的影响。方法利用多弧离子镀技术,在不同偏压条件下,对镁合金先镀Ti再镀TiN,通过SEM观察膜层形貌,通过划痕测定膜基结合性能,通过电化学工作站对比AZ31镁合金与不同偏压镀膜试样的耐蚀性。结果偏压为200V时,TiN膜层致密均匀且成膜速度快,膜层耐蚀性最好;偏压为200V时,基体结合最好且膜层较厚,有较好的耐蚀性。结论镀Ti膜时的偏压对随后镀TiN的质量有着显著的影响,以200V偏压的工艺镀TiN膜层质量最好,膜层致密,成膜速度快,耐蚀性优良。     

多弧离子镀Ti/TiN膜的耐磨耐蚀性研究

本文介绍了AZ31镁合金镀Ti/TiN双层膜工艺,分析了膜层形貌,并对AZ31与镀膜样品进行了摩擦磨损和腐蚀试验。结果表明:在摩擦磨损试验中,AZ31的平均摩擦系数是0.3066,磨损失重率为0.25‰;而镀Ti/TiN膜的AZ31的平均摩擦系数仅为0.1849,磨损失重率仅为0.08‰,说明镀Ti/TiN膜的AZ31获得优良的耐磨性能。在动力学扫描极化试验中,镀Ti/TiN膜的AZ31的腐蚀电位是-20 mV,腐蚀电流是4.26×10-6mA/cm2,腐蚀速率是1.97×10-2mm/a;而AZ31的腐蚀电位是-250 mV,腐蚀电流是10.8257 mA/cm2,腐蚀速率是499.4435 mm/a,腐蚀电位向正方向转移230 mV,腐蚀电流、腐蚀速率极大减少。AZ31镁合金镀Ti/TiN膜极大地提高了镁合金的耐腐蚀性能。     

TiN/TiAlN涂层金属陶瓷的摩擦学性能研究

采用多弧离子镀技术在Ti(C,N)基金属陶瓷基体上沉积了TiN/TiAlN多层涂层,通过对不同速度、载荷下的微量摩擦磨损试验前后涂层金属陶瓷的显微形貌、组织、成分、相结构及粗糙度的观察分析,研究了涂层金属陶瓷的摩擦学性能.结果表明,TiN/TiAlN涂层金属陶瓷的平均摩擦系数均低于金属陶瓷基体本身的平均摩擦系数;在相同载荷下,滑动速度较低时,涂层金属陶瓷磨损表面粘着严重,有GCr15掉下的大块粘着物,随着滑动速度的增大,由严重粘着对磨偶件材料向少量粘着变化,其平均摩擦系数增大.在相同的滑动速度下,载荷较大时,TiN/TiAlN涂层金属陶瓷的平均摩擦系数较大.TiN/TiAlN涂层金属陶瓷的磨损机制主要是粘着磨损和磨粒磨损.     

硬质合金表面多弧离子镀(Ti,Al,Zr,Cr)N多元氮化物膜

采用Ti-Al-Zr合金靶和Cr靶,用多弧离子镀技术在WC-8%Co硬质合金基体上沉积(Ti,Al,Zr,Cr)N多元氮化物膜。分析了薄膜的成分、形貌、粗糙度和结构,研究了薄膜的显微硬度、膜/基结合力和抗高温氧化性能。结果表明,获得的多元氮化物膜仍是B1-NaCl型TiN面心立方结构;适当控制偏压条件可以改善薄膜的表面形貌;在不同的偏压条件下,(Al+Zr+Cr)/(Ti+Al+Zr+Cr)的成分比为0.41～0.43,当其比值趋于0.4时,薄膜的显微硬度和膜/基结合力达到最大值3600HV0.01和200N;同时薄膜的抗高温氧化性能提高,最高温度可达700℃左右。     

Study on Properties of Ti(C,N)/TiN Multi-Element-layer Films Plus Nanometer Lubrication Dry Films

STARTING from the binary TiN wear-resistancecoating system,multi-element PVD superhard films,e.g.(Ti,Al)N films,(Ti,Cr)N films and Ti(C,N)films,may possess better tribological properties'1"41.Forexample,Ti(C,N)films showed higher hardness andbetter thermal-wear resistance properties than TiNfilms[4-5].However,due to mismatch of physical andmicro-structural properties of the multi-element filmsand the substrate,premature failure may occur duringfilm deposition process or in applicatio…     

高速钢表面多弧离子镀(Ti,Al)N薄膜及性能研究

采用多弧离子镀技术在W18Cr4V表面制备出(Ti,Al)N硬质薄膜,研究了Al含量对(Ti,Al)N薄膜的形貌、硬度、膜基结合力、耐磨性、摩擦系数的影响。并利用扫描电镜、X射线衍射仪对薄膜进行了分析。结果表明Al含量在25%左右的(Ti,Al)N薄膜硬度达到2780HV0.05,耐磨性好,摩擦系数仅为0.168,且与钢基体结合良好,具有最佳的综合性能。     

多弧离子镀沉积Ti/TiN多层薄膜的摩擦磨损及电化学性能

软硬交替多层结构的薄膜因其优异的抗摩擦磨损性能和耐腐蚀特性使其在工程领域具有重要的应用价值。利用多弧离子镀在不锈钢和Si(100)表面沉积了Ti N单层薄膜和3种不同Ti/Ti N调制比的多层膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、CSM摩擦磨损试验机和电化学工作站分别分析了薄膜的结构特征、耐磨损性能和电化学性能。结果表明:多层膜层状结构明显,Ti N相出现(111)面择优取向;Ti与Ti N沉积时间比为1∶5的样品具有较低的摩擦因数(0.26)和磨损率(6.6×10–7 mm3·N–1·m–1);在3.5%Na Cl溶液中,多层膜样品的腐蚀电流密度较不锈钢基体降低了两个数量级,腐蚀电位较不锈钢基体明显提高,表明多层膜可以提高不锈钢基体的耐腐蚀性。     

铝合金微弧氧化陶瓷膜表面复合化学镀 Ni-P-SiC 的研究

采用复合化学镀方法在铝合金微弧氧化陶瓷膜表面制备了Ni-P-SiC复合镀层,研究了镀液中SiC浓度对复合镀层物相、显微组织、沉积速率的影响,并测试了复合涂层(陶瓷膜/复合镀层)的结合力。结果表明:Ni-P-SiC复合镀层为非晶态结构,与陶瓷膜的界面清晰,完全封闭了微弧氧化陶瓷膜表面的微孔;随着镀液中SiC含量的增加,复合镀层沉积速率降低,SiC共析量则是先快速增大,当含量达到16 g/L后就基本保持不变。     

Ti/CrN、Ti/TiN/CrN镀层对8418热作模具钢耐铝合金熔体腐蚀性能的影响

为减少铝合金压铸模的粘铝倾向,提高模具寿命,采用多弧离子法在8418热作模具钢表面分别沉积Ti/CrN双层和Ti/TiN/CrN三层镀层。用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析镀层的微观结构、成分和相组成。结果表明:沉积获得的Ti/CrN和Ti/TiN/CrN镀层的总厚度分别为2.0μm和1.9μm,镀层组织均匀,与基体结合紧密,无明显缺陷。700℃铝合金熔体腐蚀试验结果表明,沉积Ti/CrN或Ti/TiN/CrN镀层都能明显改善8418热作模具钢的抗铝液腐蚀性能,镀层间和镀层与基体间的结合紧密。     

ZL109铝合金表面多弧离子镀TiN薄膜的制备及性能

利用正交设计试验探讨了基体温度、偏压、溅射时间、沉积时间对ZL109表面沉积TiN涂层时,对薄膜显微硬度和膜/基结合力的影响.结果表明,在ZL109表面多弧离子镀制备TiN薄膜的最佳工艺为:基体温度260 ℃、偏压200 V、沉积时间30 min、溅射时间8 min、Ti靶电流80 A、炉内总压1 Pa(Ar和N_2流量比为1∶2).在此工艺下制备的TiN薄膜显微硬度达到1500 HV0.05,膜/基结合力达到36 N,膜厚约2～3 μm.     

基于正交试验Ti0.33Al0.67N膜层制备工艺研究

选用纯Ti靶与Ti0.33Al0.67合金靶制备Ti0.33Al0.67N膜层,在对基体材料进行离子渗氮之后,采用正交试验对多弧离子镀中的工艺参数进行优化,通过观察膜层结合力、表面形貌、显微硬度和膜层厚度选择最佳的工艺参数.