氮气流量及后续热处理对多弧离子镀制备Ti2AlN涂层的影响规律

利用电弧离子镀技术在1Cr18Ni9Ti基材上低温沉积Ti-Al-N涂层,研究氮气流量及热处理工艺对涂层微观组织结构的影响。结果表明,沉积态涂层中不含三元层状陶瓷Ti_2AlN MAX相,可能含有Ti_3AlN(反钙钛矿结构)、TiN、α-Ti、fcc-Al及Ti_xAl_y金属间化合物等。涂层经退火后在一定条件下可以形成Ti_2AlN。涂层中的N元素含量及退火温度对Ti_2AlN的形成起到重要作用。N元素含量过多不利于Ti_2AlN的形成;提高退火温度可以促进Ti_2AlN的形成。透射电镜(TEM)分析结果表明,退火过程中Ti_2AlN的形成伴随着涂层微观组织结构的转变,从明显的层状结构转变为细小的等轴晶结构。     

保护气氛对NiCoCrAlY涂层组织与性能的影响

采用多弧离子镀技术在氩气和氮气保护气氛中分别制备NiCoCrAlY涂层,通过XRD、SEM、显微硬度计、腐蚀实验研究了不同工艺涂层的显微组织、成分、显微硬度和抗腐蚀性能。结果表明,氩气气氛的NiCoCrAlY涂层中存在Cr_7Ni_3相,氩气和氮气复合保护气氛的涂层由AlN、CrN、γ-Ni和γ′-Ni_3Al相组成。氩气和氮气复合保护涂层的维氏硬度优于氩气保护的涂层;自腐蚀电位也高于氩气保护的涂层,而极化电流密度小于氩气保护的涂层。     

数控机床轴承钢M50NiL表面处理及性能研究

采用多弧离子镀的方法在轴承钢表面沉积了Ti N涂层,研究了偏压和弧流对轴承钢表面涂层物相组成、显微硬度、硬度和结合力的影响。结果表明,不同偏压和弧流作用下,轴承钢表面涂层的物相都主要由Ti N相、Ti相和马氏体(M)相组成,偏压和弧流的变化会改变物相的相对含量,但是物相组成不发生改变;偏压和弧流的变化会影响涂层表面白色颗粒以及显微凹坑的数量和大小;轴承钢M50Ni L适宜的离子镀偏压和弧流分别为250 V和65 A,此时涂层具有最高的硬度和结合力。     

工艺参数对Ti合金表面电弧离子镀TiAlN涂层的性能影响

综合分析了电弧离子镀中氮气分压、阴极弧流、基体偏压等工艺参数对在Ti合金表面制备TiAlN涂层的影响,及涂层性能与工艺参数的相互关系。并简要介绍了在TC4钛合金表面镀制TiAlN涂层的优化工艺参数。     

工艺参数对Ti合金表面电弧离子镀TiAIN涂层的性能影响

综合分析了电弧离子镀中氮气分压、阴极弧流、基体偏压等工艺参数对在Ti合金表面制备TiAIN涂层的影响,及涂层性能与工艺参数的相互关系.并简要介绍了在TC4钛合金表面镀制TiAIN涂层的优化工艺参数.     

沉积气压对多弧离子镀MoN涂层结构和性能的影响

为了研究沉积气压对多弧离子镀MoN涂层结构和性能的影响,优化涂层的制备工艺参数,现采用多弧离子镀技术通过改变沉积过程中N2的气压在硬质合金表面获得不同的Mo N涂层。分别采用GIXRD、SEM、维氏显微硬度计、UMT摩擦磨损实验机和划痕仪等对MoN涂层的物相结构、微观形貌、显微硬度、摩擦系数与膜基结合力等进行分析。结果表明:随着沉积气压的增大,涂层的相结构从γ-Mo_2N逐渐转化为δ-MoN,其中δ相(200)晶面衍射峰逐渐增强;膜层表面质量逐渐变好,膜基结合强度、平均摩擦系数均先增大后减小,相对于基体表现出了较好的摩擦性能。     

氮气分压对AlCrTiSiN超晶格涂层微观结构及力学性能的影响

超晶格涂层因具有优异的力学性能及抗氧化性能在刀具涂层工业中备受关注。采用多弧离子镀技术在高速钢表面制备了AlCrTiSiN涂层,研究了氮气分压对AlCrTiSiN涂层微观结构及力学性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜研究了AlCrTiSiN涂层的微观结构;利用纳米压痕仪、划痕仪和磨损仪研究了AlCrTiSiN涂层的力学性能。结果表明:不同氮气分压的AlCrTiSiN涂层均由(Cr,Al)N相、(Ti,Al)N相和(Cr,Al)2N相以及非晶态的Si相和Si3N4相组成。与氮气分压为4Pa的涂层相比,氮气分压为2或3Pa的涂层具有更高的硬度、抗载荷能力和涂层-基体结合强度,以及更低的摩擦因数及磨损率。此外,45钢和铸铁切削试验表明:AlCrTiSiN涂层刀具较AlCrN涂层刀具有更好的切削性能,无涂层刀具具有最差的切削性能。     

离子渗氮与多弧离子镀复合涂层制备工艺的优化

采用离子渗氮与多弧离子镀工艺相结合的复合处理方法,对齿轮材料复合处理的工艺进行研究与优化.实验证明,采用离子渗氮与多弧离子镀复合工艺,可以使过渡层与陶瓷涂层之间具有高的结合力,为Ti1-xAlxN陶瓷膜层在工业中更广泛的应用提供了可能.     

磁场强度和沉积时间对AZ31B镁合金表面MAO/Ti涂层结构及性能的影响

通过微弧氧化和多弧离子镀两种等离子体技术,在AZ31B镁合金表面制备MAO/Ti复合涂层。采用SEM、EDS、XRD、电化学等手段表征涂层的形貌、元素组成、物相结构及其在3.5%Na Cl(质量分数)溶液中的腐蚀行为。结果表明:随着磁场电流从0 A增加到20 A,30 min沉积的MAO/Ti涂层表面大尺寸熔滴粒子数量逐渐减少,真空室温度由128℃增加到192℃;10 A磁场电流作用下,当沉积时间由30 min延长到120 min时,真空室温度迅速增加,MAO/Ti涂层表面呈现微裂纹,表面液体熔滴粒子的数量增加;无外加磁场时,随着沉积时间从30min延长到120 min,MAO/Ti涂层表面呈现大量球形熔滴颗粒,Ti镀层厚度逐渐增加并完全覆盖MAO膜;多弧离子镀过程未改变MAO镁合金的主要物相结构;MAO/Ti涂层φ_(corr)正移,J_(corr)降低。外加轴向磁场,过滤带电以及中性大颗粒粒子,有利于致密化镀层,但提高弧斑运动速度,升高阴极靶温度,增加靶材的液滴数量,必须加以控制;Ti镀层提高了MAO膜对镁合金基体的腐蚀防护能力,但仍有待于通过工艺调整致密化镀层,进一步强化MAO/Ti涂层的综合性能。     

CrxTiyOz结构与其摩擦学性能相关性研究

目的通过研究表明与Magnéli相相似的Ti(n-2)Cr2O(2n-1)相当6≤n≤9时,在宽温域环境下具有优异的摩擦学性能,并深入探索这种双金属氧化物结构与力学性能和摩擦学性能之间的关系。方法利用多弧离子镀技术设计制备了不同CrxTiyOz结构的双金属氧化物薄膜,研究了退火处理前后,不同结构对薄膜力学性能和摩擦学性能的影响。结果随着Ti含量的降低,原始薄膜中大颗粒的数量和尺寸减少,膜基结合力先增加后降低,摩擦系数变化幅度不明显,约为0.3,磨损率为3×10-8 mm3/(N·m)。退火处理后,薄膜的结晶度提高,随着Ti含量的降低,薄膜硬度增大,膜基结合力提高,摩擦系数和磨损率逐渐减小。结论退火处理后的薄膜如Ti含量过高,会生成Cr2Ti4O11、Cr Ti O3和Cr_2O_3复合相,从而结构变疏松,力学性能和摩擦学性能变差。     

Ti_2AlN薄膜的抗高温氧化性能

采用多弧离子镀技术和后续的真空退火工艺在06Cr19Ni10不锈钢基体上制备了Ti_2AlN薄膜。重点研究了Ti_2AlN薄膜的抗高温氧化性能,并与TiN薄膜进行对比。分析结果表明:温度低于800℃时,Ti_2AlN薄膜能够保持良好的抗高温氧化性能;TiN和Ti_2AlN的氧化抛物线速率分别约为1.5×10~(-6)mg~2·cm~(-4)·s~(-1)和5×10~(-7)mg2·cm~(-4)·s~(-1),说明Ti_2AlN的抗高温氧化性能优于TiN;与TiN镀层氧化后形成絮状氧化物不同,Ti_2AlN薄膜经高温氧化后表面生成具有致密连续性的Al_2O_3氧化物,进一步提高了Ti_2AlN薄膜的抗高温氧化性能。     

多弧离子镀的工艺参数对TiAlN膜层性能的影响

研究了直流偏压、脉冲偏压、占空比、弧电流和氮气流量对多弧离子镀制备TiAlN涂层结合力和硬度的影响。结果表明,影响TiAlN涂层结合力的因素按重要性排序依次为脉冲偏压、占空比、弧电流、氮气流量、直流偏压。影响TiAlN涂层显微硬度的因素按重要性排序依次为占空比、脉冲偏压、弧电流、氮气流量和直流偏压。     

精密模具多弧离子镀覆工艺研究

精密模具的多弧离子镀覆，有着比其它表面强化方法更高一筹的表面强化效果，它具备超高硬度、抗磨损，以及有良好化学稳定性的特点。控制多弧离子镀偏压、弧电流、氮（氩）分压、工件距离、工件转速、镀覆时间、辅助加热等工艺参数，能得到镀层硬度２３００ＨＶ以上，涂层厚度〉２．５μｍ，材料基体硬度不变，涂层相结构为ＴｉＮ＋Ｔｉ２Ｎ，含有０．０２￣０．０４ｍｍ“过渡层”组织的耐磨硬质涂层。将精密模具多弧离子镀硬质涂层     

金属陶瓷多弧离子镀TiN/TiAlN涂层的结构与性能

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涂层,通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、原子力显微镜等分析技术对其显微组织、成分、相结构、粗糙度及涂层与基体间的结合强度进行了分析.结果表明,多弧离子镀TiN/TiAlN涂层后试样的表面为金黄色,涂层光滑平整,其均方根粗糙度为20.6 nm,显微硬度达到2808 HK.TiN相和TiAlN相均存在强烈的(111)择优取向.Al的含量从涂层内部到表面逐渐增大,呈现梯度分布特征.TiN/TiAlN涂层与金属陶瓷之间的结合强度高达57.52 N.     

铝压铸模具CrTiAlSiCN多元复合纳米硬质涂层热稳定性研究

采用真空阴极电弧离子镀技术,在H13钢表面制备了CrTiAlSiCN多元复合纳米硬质涂层,利用球痕仪、洛氏压痕仪、划痕仪、HV显微硬度计、UMT多功能摩擦磨损试验机、SEM带EDS及XRD对400、500、600和700℃高温退火的涂层硬度、结合力、耐磨损性及高温抗氧化性进行分析研究。结果表明,涂层呈多层结构,厚度约5μm,随着退火温度的增高,涂层硬度基本保持不变,结合力下降。600℃退火,涂层摩擦力和摩擦系数增大,磨损机制开始由粘着摩损向磨粒磨损转换;700℃退火,涂层摩擦力和摩擦系数降低,磨损机制转换为磨粒磨损,涂层耐磨损性增强。涂层表面大颗粒周围优先氧化,形成以Al_2O_3为主、少量TiO_2、Cr_2O3_的氧化层,其中Al_2O_3与Cr_2O_3能抑制O_2向涂层内部持续扩散生成TiO_2,提高了涂层高温抗氧化性。     

后处理对多弧离子镀NiCoCrAlY涂层高温氧化性能的影响

用多弧离子镀在镍基高温合金K417G上制备了NiCoCrAlY涂层，对涂层进行了1050℃真空退火4小时、粉末包覆渗铝、1100℃下预氧化1小时等后续预处理；研究了涂层在1000℃下的高温氧化行为.结果表明：真空退火处理使涂层组织更致密，涂层形成β+σ+γ/γ′多相平衡组织，轻微降低了涂层退化倾向；渗铝处理基本消除了涂层内孔洞，降低了表面粗糙度，使涂层表面Al含量大幅增加，形成β相/扩散过渡层/β+σ+γ/γ′三层结构，并延长了涂层的寿命；1100℃短时间预氧化使涂层表面形成了α-Al2O3薄层，阻碍了亚稳态氧化铝膜的形成，从而进一步提高了涂层的抗氧化性能，延迟了涂层退化.     

TiN涂层的正交设计工艺分析

对多弧离子镀ＴｉＮ涂层的工艺（包括氮分区、弧靶啼场、弧源电流）进行了正交设计分析．表明，影响ＴｉＮ涂层表面硬度的主要因素为氮分压和弧靶磁场大小，弧流大小为次要因素．氮分压对ＴｉＮ涂层的相结构影响较大，而弧靶磁场影响电弧运动的稳定性以及涂展表面粗大颗粒的大小．另外，在其它工艺条件相同的情况下，随着氮分区、弧靶磁场的增大，ＴｉＮ涂层的耐磨性均有提高．     

金属陶瓷多弧离子镀TiN／TiAlN涂层的结构与性能

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涂层，通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、原子力显微镜等分析技术对其显微组织、成分、相结构、粗糙度及涂层与基体间的结合强度进行了分析。结果表明，多弧离子镀TiN／TiAlN涂层后试样的表面为金黄色，涂层光滑平整，其均方根粗糙度为20．6nm，显微硬度达到2808HK。TiN相和TiAlN相均存在强烈的（111）择优取向。Al的含量从涂层内部到表面逐渐增大，呈现梯度分布特征。TiN／TiAlN涂层与金属陶瓷之间的结合强度高达57．52N。     

TiN及TiSiN涂层在海水环境下的摩擦学行为研究

目的对比研究海水环境下Ti N及Ti Si N涂层与Al2O3对磨的摩擦磨损行为。方法采用多弧离子镀技术在316L不锈钢及单晶硅片上制备Ti N及Ti Si N涂层。利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及X射线光电子能谱仪(XPS)分析了涂层的截面形貌及化学组织成分。选择纳米压痕仪测量了Ti N及Ti Si N涂层的硬度及弹性模量,使用UMT-3往复式摩擦试验机研究了人工模拟海水环境下Al2O3与Ti N及Ti Si N涂层对磨后的摩擦磨损行为,并采用扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)及表面轮廓仪来深入分析了磨痕的摩擦磨损情况。结果研究表明,Ti N涂层的硬度为32.5 GPa,当Si元素掺入涂层以后,Ti Si N涂层的硬度提高到了37 GPa。同时,较之于Ti N涂层,Ti Si N涂层的腐蚀电流密度下降了一个数量级。在摩擦实验中,Ti N涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.35和5.21×10-6 mm3/(N·m),而Ti Si N涂层的摩擦系数和磨损率均有明显下降,分别为0.24和1.96×10-6 mm3/(N·m)。结论 Si元素掺杂后能显著提高Ti N涂层在海水环境下的摩擦学性能,主要归因于结构的致密,硬度、韧性、抗腐蚀性的提高及润滑相的形成。     

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.