沉积时间和靶电流比例对磁控溅射TiAlN涂层耐磨性的影响（英文）

采用磁控溅射工艺在WC-8Co硬质合金基体表面制备了一层厚度分别为2.5、3和3.5μm的TiAlN涂层,并制备了不同Ti、Al比例的TiAlN涂层,利用摩擦磨损机考察了涂层的承载能力和摩擦学性能,通过扫描电子显微镜观察了磨损试件的表面形貌,通过摩擦系数和显微组织的演变来评价不同成分和不同厚度TiAlN涂层的摩擦学性能。结果表明,随着涂层厚度的增加,涂层的摩擦系数降低,涂层更不易被磨穿,表明在一定范围内增加涂层厚度有利于提高涂层的耐磨损性能;涂层的成分发生改变时,由于Ti、Al元素的共同作用,呈现不同的摩擦性能,当Ti/Al比为50:50时,涂层的耐磨性最好。     

离子镀TiAlN超硬膜耐磨性研究

利用扫描电镜、电子探针、Ｘ射线衍射仪及Ａｕｇｅｒ电子能谱仪对多弧离子镀ＴｉＡｌＮ系超硬薄膜的耐磨性和磨损机理进行了研究。发现Ａｌ含量约１０％时膜层耐磨性较高。     

离子镀TiAlN超硬膜耐磨性研究

利用扫描电镜、电子探针、Ｘ射线衍射仪及Ａｕｇｅｒ电子能谱仪对多弧离子镀ＴｉＡｌＮ系超硬薄膜的耐磨性和磨损机理进行了研究。发现Ａｌ含量约１０％时膜层耐磨性较高。     

电弧离子镀电磁线圈电压对TiAlN涂层结构及性能的影响

目的 揭示电弧离子镀过程中,电磁和永磁复合磁场耦合作用下电磁线圈偏压对TiAlN涂层结构及性能的作用规律,优化TiAlN涂层制备工艺。方法 采用电弧离子镀技术在M2高速钢基体表面沉积高Al含量Ti0.33Al0.67N涂层（TiAl靶,原子数分数,Ti∶Al=1∶2）。改变电磁线圈电压,研究涂层微观组织结构、表面粗糙度、硬度、膜/基结合力和耐磨性的变化规律。结果 在15~45 V范围内,电磁线圈电压小于30 V时,Ti0.33Al0.67N涂层内部致密;线圈电压大于30 V时,涂层内部变得疏松。线圈电压为15 V时,TiAlN涂层表面粗糙度最小,为0.2 μm。随着线圈电压升高,Ti0.33Al0.67N涂层硬度增大,线圈电压为45 V时,Ti0.33Al0.67N涂层硬度达到最大,为3866HV0.025。随着线圈电压的升高,Ti0.33Al0.67N涂层膜/基结合力及耐磨性先增加后减小,线圈电压为15 V时,结合力最高,为95.4 N,磨损率达到最低,为1.62×10-15 m3/(N?m)。结论 在线圈电压较小时,随着电压的升高,作用于阴极靶材的磁场强度增加,阴极弧斑速度加快,每个弧光点维持时间缩短,能量降低,离化率升高,溅射出的液滴数量减少,涂层结构致密,粗糙度降低,硬度和耐磨性能升高;随着线圈电压进一步升高,磁场强度继续增大,弧斑运动受到的磁性束缚力增大,弧斑运动半径向靶材中心收缩,作用于固定位置的弧光累计时间更长,离化率降低,液滴增多,涂层综合性能下降。     

TiAlN刀具涂层影响因素的研究

通过正交实验获得了Ti50Al50N涂层的最佳工艺参数和各个工艺因素对其性能的影响,在此最佳工艺的同一条件下制备了不同Al含量的TiAlN涂层,利用X射线衍射、扫描电镜、高分辨透射电镜和纳米压痕仪分别对微观结构和力学性能进行了表征和测量。结果表明:随着Al含量的增加,硬度和弹性模量逐渐增加。当Al含量为40%时,硬度和弹性模量达最大值分别达到38、392 GPa;进一步增加Al含量,硬度和弹性模量不断降低。     

基体偏压对TiAlN涂层性能的影响

基体偏压是多弧离子镀沉积TiAlN涂层工艺中的一个重要参数,它对涂层的结构以及涂层生长速度有重要影响.通过改变沉积过程中的基体偏压,发现TiAlN涂层表面熔滴的密度和直径随基体负偏压的增加而减小,涂层的显微硬度随着基体负偏压的增加而增加,孔隙率随着基体负偏压的升高而降低.     

非平衡磁控溅射离子镀TiN、TiAlN涂层抗高温氧化行为的研究

采用非平衡磁控溅射离子镀在W6M05Cr4V（M2）高速钢表面分别进行TiN、TiAlN涂覆．对TiN涂层和TiAIN涂层的抗高温氧化性能做对比性分析。通过观察不同温度下氧化后涂层的宏观形貌和色泽,涂层表面光学显微彤貌以及涂层表面显微硬度的变化,判定TiN、TiAlN涂层的抗高温氧化性能。结果表明,TiN涂层开始氧化温度为600℃,TiAIN涂层开始氧化温度为750℃。     

Al含量对TiAlN涂层结合强度的影响

采用阴极电弧蒸发工艺在WC-6Co硬质合金表面制备Ti0.5Al0.5N、Ti0.45Al0.55N和Ti0.4Al0.6N涂层,采用声发射划痕仪测定涂层的结合强度。研究了Al含量对TiAlN涂层结合强度的影响及机理,并分析了TiAlN涂层的失效模式。结果表明,随Al含量增加,Ti1-xAlxN(x=0.5~0.6)涂层结合强度下降。TiAlN涂层结合强度受涂层残余应力与膜基硬度差的影响。Ti0.5Al0.5N涂层残余应力较小,且膜基差异性最小,结合强度最高。Ti0.5Al0.5N和Ti0.45Al0.55N涂层均为楔形剥落,Ti0.4Al0.6N涂层则为屈曲剥落。Al含量增加降低TiAlN涂层结合力,但有利于改善涂层韧性。Ti0.4Al0.6N涂层因含少量较软的h-Al N相,其韧性明显提高。     

TiAlN涂层刀具研究新进展

TiAlN涂层具有硬度高、氧化温度高、热硬性好、附着力强、摩擦系数小,导热率低等优良特性。作为一种性能优异的新型涂层材料,TiAlN涂层成功的替代了TiN涂层,具有极其广阔的应用前景。对TiAlN涂层的特性、TiAlN涂层刀具的应用,TiAlN涂层刀具后处理技术以及其研究进展与发展趋势做了系统介绍。     

TC4钛合金表面TiAlN/Ti涂层的抗冲蚀性能研究

目的 通过明晰TC4钛合金表面不同结构的TiAlN/Ti涂层的冲蚀机制,为提高TC4钛合金的抗冲蚀性能、制备具有良好冲蚀性能的涂层奠定基础.方法 采用磁过滤真空阴极弧(FCVA)与金属蒸汽真空弧(MEVVA)技术,按照一定方式在TC4钛合金表面制备相同厚度不同层数的TiAlN/Ti涂层,采用扫描电镜(SEM)、光学显微镜、纳米压痕仪,对TiAlN/Ti涂层的微观结构和力学性能进行表征和分析.采用冲蚀试验平台,通过参数的调整来模拟沙尘环境,开展TC4钛合金和TiAlN/Ti涂层的冲蚀试验,计算获得冲蚀率.采用Proto-LXRD应力仪测试分析冲蚀前后TiAlN/Ti涂层的残余应力,利用SEM对涂层的冲蚀形貌进行表征和分析,并探讨涂层冲蚀损伤机理.结果 相比于TC4基体试样,层数为4、8、12层的TiAlN/Ti涂层试件冲蚀后的质量损失分别降低了86.9％、91.3％和94.0％,残余压应力分别增加了34、135、203 MPa.对比冲蚀区表面形貌,当涂层的层数为4层时,冲蚀区涂层脱落明显;当涂层层数为8层时,冲蚀区涂层局部有脱落;当涂层层数为12层时,冲蚀区涂层脱落不明显,对基体的防护较好.结论 MEVVA离子源注入技术显著提高了涂层的致密度和涂层与基体间的结合力.TiAlN/Ti涂层能显著改善试样的表面性能.相同涂层厚度下TiAlN/Ti涂层的层数越多,H3/E2值越大,抗冲蚀性能越优异.     

刀具表面磁控溅射CrN涂层及其耐磨性能研究

目的 提高刀具耐磨性能,延长刀具材料的使用寿命,减小刀具在加工过程中的磨损。方法 采用射频磁控溅射法在高速钢刀具表面沉积CrN涂层,用XRD、FESEM等分析涂层的组织结构与微观形貌,用X射线谱仪（EDS）测量涂层成分含量及其分布,用划痕仪测定膜基结合力,用球-盘磨损仪进行磨损实验。探讨不同摩擦条件下涂层的耐磨性能,探究不同摩擦条件对未镀膜刀具与镀膜刀具摩擦学性能的影响,对比分析摩擦系数、磨痕深度、磨痕宽度随参数变化的规律。结果 磁控溅射制备出结构致密、轮廓清晰、表面平整度趋于光滑的CrN涂层,涂层呈现三角锥形貌,具有明显的CrN(111)择优取向,膜基结合力为31.6 N。磨损试验表明,高载荷条件下（载荷5 N）,未镀膜刀具磨损较严重,磨痕颜色较深,磨痕深度与宽度分别为27.6、980.2 μm,摩擦系数为0.498。镀膜刀具磨痕两侧只有轻微的犁沟和较少的磨屑堆积,表面磨痕颜色较浅,磨损轻微,磨痕深度与宽度分别为2.25、570.8 μm,摩擦系数为0.314。结论 在高速钢刀具表面沉积CrN涂层能显著提高刀具的耐磨性能,刀具在磨损试验中磨痕深度、磨痕宽度和摩擦系数均较小。     

TiAlN/CrN多层膜的组织结构及耐蚀性机理

目的研究Ti AlN/CrN多层膜及Ti AlN、Cr N单一膜层的微观组织和电化学性能区别,分析不同结构薄膜材料的耐腐蚀性影响因素。基于电化学参数、组织结构和腐蚀形貌特征,为开发新型腐蚀性薄膜提供理论依据。方法采用多弧离子镀方法,在316不锈钢基底上先沉积150 nm Cr薄膜作为过渡层,然后交替沉积Cr N薄膜和Ti AlN薄膜,制备单层厚度为10 nm的Ti AlN/CrN多层膜。作为对比,制备单一Ti AlN、CrN薄膜。通过SEM、XRD表征薄膜断面形貌、组织结构,并分析耐蚀机理,结合极化曲线和阻抗谱对三种涂层进行电化学性能分析,最后对涂层进行浸泡腐蚀试验。结果 Ti Al N/Cr N纳米多层膜为面心立方结构,呈现共格外延生长,且呈(200)择优取向。纳米多层膜的动电位极化曲线测量结果与不锈钢基体和单层薄膜相比,其腐蚀电位正移为-0.36 V,腐蚀电流密度降低为0.501μA/cm²,极化电阻为120 kΩ·cm²。阻抗谱试验结果表明,相比较于单层膜和基体,Ti Al N/Cr N多层膜的CPE值最低,为29.83×10^...     

恒电位对TiAlN涂层在海水环境中磨蚀性能的影响

目的研究不同恒电位对TiAlN涂层在海水环境中磨蚀性能的影响,分析其腐蚀磨损行为。方法用PVD多弧离子镀技术在316不锈钢上沉积TiAlN涂层。通过XRD测试、硬度测试、结合力测试、电化学工作站测试、不同恒电位下磨蚀测试及磨痕截面轮廓测试,分别评价TiAlN涂层的相结构、表面硬度、结合力、电化学性能、摩擦系数和磨损率,通过扫描电子显微镜观察涂层磨痕形貌并分析其磨蚀损伤机理。结果 TiAlN涂层在海水环境下的抗腐蚀性优于基体316不锈钢。在阴极电位下,恒电位增加使涂层的摩擦系数逐渐降低。阳极电位为0.5 V时,摩擦形成的TiO_2基含水化合物颗粒可作为润滑剂,使涂层的摩擦系数迅速降低至0.45。TiAlN涂层在干摩擦条件下的磨损率为5.5678×10-5 mm3/(N·m),在阴极保护电位为-1 V下的磨损率为2.2909×10-6 mm3/(N·m),在开路电位(OCP)下的磨损率为7.4881×10-5 mm3/(N·m)。结论随着加载电位(SCE)的升高,涂层的腐蚀效应愈发明显。涂层在阴极电位下的磨蚀机理主要为塑性变形,在阳极电位下的磨蚀机理主要为疲劳点蚀。     

磁控溅射镀钛提高 AZ31 镁合金耐磨耐蚀性能的研究

目的提高AZ31镁合金的耐磨及耐腐蚀性能。方法采用磁控溅射技术对镁合金进行表面镀钛处理,用扫描电镜研究膜基界面形貌及界面成分,分析结合性能。通过摩擦磨损试验,对比分析镁合金基体和镀Ti膜样品的耐磨性能;通过Tafel极化曲线,对比分析镁合金基体和镀Ti膜样品的耐蚀性能。结果 Ti膜均匀致密,与镁合金基体结合良好。镁合金镀Ti膜后,摩擦系数和磨损失重率下降,腐蚀电位向正方向移动了430 m V,腐蚀电流密度从10.83 m A/cm2下降到2.62×10-7m A/cm2。结论磁控溅射镀Ti膜提高了AZ31镁合金的耐磨和耐蚀性能。     

滑动轴承磁控溅射镀层技术的应用研究

研究了用磁控溅射方法在滑动轴承表面溅镀一层AlSn20镀层的新技术。对AlSn20镀层的表面形貌、组织结构、结合强度及镀层硬度进行了分析，并与美巴公司同类轴瓦进行了对比。结果证明：选择合适的工艺参数可获得与美巴轴瓦相似的组织结构与性能。     

压强对磁控溅射沉积铌膜耐磨和耐蚀性的影响

采用直流磁控溅射在钢基体上制备了铌薄膜,分别采用扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、球盘式摩擦磨损实验机和电化学分析仪研究了不同溅射气压下铌膜表面形貌、相结构、耐磨性以及耐蚀性.结果表明:低压强下,晶粒细小,膜层平滑,晶粒择优取向为(110)晶面;压强升高使得晶粒粗大,粗糙度明显提高,择优取向转变为(211)晶面.较高的和较低的溅射压强对耐磨性和耐蚀性的提高较大,适中的压强对铌膜的性能提高反而较小,这可能是由于表面缺陷和组织结构的不同造成的.     

痕法测定 TiAlN 涂层结合强度的研究

采用磁控溅射法在不锈钢表面制备了TiAlN涂层,采用压入法及划痕法表征了涂层的结合强度。分析表明,压入法只能作为一种定性的测定方法,该法测得TiAlN涂层的结合强度达到HF3。划痕法结合了声信号、摩擦力信号和划痕微观形貌,可以定量测定结合强度,该法测得在压头曲率半径为200μm的情况下,TiAlN涂层的临界载荷达到13 N,比传统TiN涂层提高了45%。     

氮氩流量比对磁控溅射CrAgCeN涂层摩擦学性能的影响

目的 研究不同氮氩流量比对磁控溅射制备CrAgCeN涂层微观组织结构和摩擦学性能的影响。方法 采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪对涂层表面形貌、成分和微观组织进行分析。采用纳米压痕仪、球盘式摩擦磨损试验机和白光干涉三维形貌仪,测试涂层的力学性能和摩擦学性能。结果 在给定的氮氩流量比下,CrAgCeN涂层主要有CrN、Cr₂N、Ag、AgN₃和Ce相构成,引入Ce、Ag可改变组织结构,随着氮氩流量比的增加,CrAgCeN涂层表面形貌由三角锥状转变为球状,在氮氩流量比为1.5时,涂层组织更加致密。涂层硬度和弹性模量随着氮氩流量比的增加呈现先升高后降低的趋势,在氮氩流量比为1.5时,硬度(H)和弹性模量(E)最大,分别为14.1 GPa和213.8 GPa;H/E值最高,为0.066,反映涂层具有较好的抗塑性变形能力。随着氮氩流量比的增加,摩擦因数和磨损率先减小后增大,在氮氩流量比为1.5时,涂层的摩擦因数和磨损率最小,分别为0.381和1.1×10^-6 mm³/(N·m),相比于氮氩流量比为0.6、1、3...