0Cr15Ni5Cu2Ti钢表面多弧离子镀TiAlSiN涂层的性能研究

采用多弧离子镀技术在0Cr15Ni5Cu2Ti钢表层制备TiAlSiN涂层;采用X射线衍射分析膜层的物相成分;利用显微硬度计检测涂层的硬度;利用扫描电镜观察TiAlSiN涂层的形貌;利用能谱仪对涂层表面的组成及含量采取分析;采用自动划痕仪测定涂层结合力;用高温热处理炉对涂层进行高温抗氧化实验。结果表明:基材经多弧离子镀膜,其表面均匀平整、致密度高,但有一定量的微孔洞和大颗粒。镀有TiAlSiN涂层的试样平均硬度达到1971.4HV_(0.2)。镀有TiAlSiN涂层的试样与原始0Cr15Ni5Cu2Ti钢的相比,其氧化速率远低于原始0Cr15Ni5Cu2Ti钢的,而高温抗氧化性优于原始0Cr15Ni5Cu2Ti钢。划痕实验结果表明:膜基结合力约10N,此次实验涂层与基材的结合力较低。     

过渡层对TiAlSiN涂层性能的影响

研究不同的过渡层对TiAlSiN涂层结合力和高温抗氧化性的影响。利用划痕仪测定临界载荷,用体视显微镜观察划痕形貌;利用高温热处理炉对试样进行800℃高温抗氧化实验和1200℃淬火实验,并观察宏观形貌;利用X射线衍射仪对涂层进行物相分析。结果表明:基材进行氮化处理对涂层膜基结合力的提升和高温抗氧化性能的提高有一定的加强作用,Cr过渡涂层对涂层膜基结合力和高温抗氧化性能的提高较大,其氧化速率远低于经过氮化处理的锆合金表面涂层的氧化速率,膜基结合力大约33N;通过物相分析,涂层均生成了对应的物相,当氮化剂量达到一定值后,会生成硬度较高的Zr N物相。     

0Cr15Ni5Cu2Ti不锈钢表面TiN膜层制备

0Cr15Ni5Cu2Ti不锈钢基材表面多弧离子镀方法制备TiN硬质涂层.工件表面镀膜处理技术的关键是膜/基结合强度.分析预热温度和工作偏压对膜层的膜/基结合强度、膜层结构及表面硬度的影响,优化制备工艺,满足使用要求.结果显示预热温度和工作偏压对膜/基结合效果影响显著.镀膜处理后,工件表面硬度大于1200HV0.05,膜/基结合力最小临界载荷高于60N.     

锆合金表面镀Cr/TiAlN涂层的抗高温水蒸气氧化性能研究

利用多弧离子镀技术在Zr-4合金表面制备了Cr+TiAlN复合涂层。采用多种分析手段研究了涂层在1200℃高温水蒸气环境下的抗氧化性能。利用X射线衍射分析涂层的物相成分;利用扫描电镜观察涂层表面的微观形貌;利用能谱对涂层元素种类与含量进行分析;采用自动划痕仪对涂层的力学性能进行检测。结果表明:多弧离子镀膜层表面均匀平整、致密度大,但存在一定数量的微孔洞及大颗粒。镀有Cr/TiAlN涂层试样的氧化速率远低于原始锆合金的氧化速率,抗高温水蒸气氧化性能优于原始Zr-4合金,且单位面积的氧化增重量仅为原始Zr-4合金的36%。划痕实验结果表明,膜基结合力为26 N,膜基结合性能良好。     

稀土铈对热作模具钢TiN系离子镀涂层性能的改进

为了解决TiN涂层的膜/基结合力不够高和高温抗氧化性不足等问题,综合利用电弧离子镀和涂层合金化技术,在4Cr5MoV热作模具钢基体上制备了添加稀土元素Ce的TiN系涂层,测定了涂层的显微硬度、孔隙率、耐磨性及膜/基结合力,并做了恒温氧化试验和抗热震性试验,以研究稀土元素Ce对TiN,Ti(Al,V)N涂层的改性作用.试验结果表明,Ce的加入能提高涂层的耐磨性,显著提高涂层的膜/基结合力,使其高温抗氧化性和抗热震性明显改善,可大大提高4Cr5MoV钢涂层热作精密模具的使用寿命和使用效果.     

弧电流对多弧离子镀TiAlN涂层表面形貌和性能的影响

为优化TiAlN涂层的沉积参数,采用多弧离子镀技术在不同弧电流条件下于锆合金表面制备TiAlN涂层。利用扫描电子显微镜、能量色散X射线谱、高温热处理炉、划痕仪和X射线衍射仪分析弧电流对TiAlN涂层表面形貌、元素成分、高温抗氧化性、膜基结合力及物相结构的影响。结果表明:随着弧电流的升高,TiAlN涂层表面大颗粒数目逐渐增多,但涂层变得更加致密、孔隙率逐渐降低;弧电流为70 A时所制备的涂层高温抗氧化性能最好;膜基结合力随着弧电流的增加呈现出先增大后减小的趋势,弧电流为60 A时所制备的涂层膜基结合力最大,为32 N;弧电流为50 A时,涂层中物相Ti3AlN在(111)晶面、物相AlN在(100)晶面表现出择优取向。     

等离子熔覆铁基涂层的组织及冲蚀磨损研究

采用等离子熔覆法制备了铁基涂层.研究了涂层的组织结构,测试了涂层的显微硬度及耐冲蚀磨损性能,并利用扫描电镜对涂层显微组织、冲蚀表面形貌进行了分析.结果表明:涂层显微硬度是基体材料不锈钢1Cr18Ni9Ti的2倍,最高达到550,涂层冲蚀后质量损失是不锈钢对比试样1Cr18Ni9Ti和0Cr13Ni5Mo的1/2左右.     

声发射监听划痕法评价膜层结合情况的有效性

本文介绍声发射技术在判断划痕临界载荷以推定膜层与基材结合情况的研究结果。实验的试样是玻璃基材真空蒸镀铝膜、软钢上电镀镍层以及不同硬度的钢样上离子镀超硬氮化钛膜层。在脆性硬质基材上无论镀软膜或硬膜,划痕试验中一旦监听到声发射信号即表明基材与膜层结合失效,此时的划痕载荷即为临界载荷。塑性基材镀软膜层直到划痕到基材也无声发射信号出现。超硬膜层与钢基材的划痕试验中,声发射信号出现时载荷往往低于临界载荷。两者的差值决定于超硬膜的厚度和膜层与基材的硬度差。     

过渡层对TiN涂层结合力的影响

研究了不同过渡层TiN涂层结合力的影响,用划痕法测定了临界载荷Lc,扫描电镜观察了划痕形貌。结果表明,4种TiN复合涂层的结合力和硬度均明显高于TiN单层,其中Ni－W过渡层地结合力提高幅度最大,并对TiN涂层起到有力的支撑作用。以M2为基体的TiN复合涂层的临界载荷均高于硬度较低的、以3Cr2W8V钢为基体的TiN复合涂层的临界载荷。     

40Cr钢离子氮化与离子镀TiN复合涂层与苜蓿草粉之间的摩擦学特性

在橡胶轮磨料磨损实验机上考察了40Cr钢基体上离子氮化与离子镀TiN复合涂层在苜蓿草粉软磨料下的摩擦学特性。采用划痕法测定了涂层的结合力,利用XRD分析了涂层的相结构,应用扫描电子显微镜观察分析了涂层磨损表面形貌和磨损机理。结果表明:离子氮化与离子镀TiN复合涂层的膜基结合力和硬度均高于TiN涂层;其对于苜蓿草粉软磨料的耐磨性也高于TiN涂层和渗氮层;离子氮化过渡层能显著提高TiN涂层的膜基结合力并改善薄膜的韧性;涂层能有效限制硬质颗粒对基体的压嵌和切削。涂层在苜蓿草粉软磨料下的磨损机制既包括硬质颗粒磨料条件下的切削磨损,也包括软磨料条件下的多次塑性变形和周期疲劳磨损。涂层硬度和韧性的共增可以提高其对软磨料的耐磨性。     

施加氮化钛铝涂层对1Cr11Ni2W2MoV不锈钢力学性能的影响

采用电弧离子镀技术在马氏体热强不锈钢1Cr11Ni2W2MoV样品表面沉积了氮化钛铝涂层，研究了涂层对不锈钢的高温拉伸强度、持久断裂时间以及常温旋转弯曲疲劳寿命的影响。Ti0.7Al0.3N涂层的施加对高温拉伸强度影响不大，高温持久实验表明，Ti0．7Al0．3N涂层显著延长了材料的持久断裂时间；Ti0.7Al0.3N和Ti0．5Al0．5N涂层均使试样的疲劳寿命提高约20％左右；高温持久时间和常温旋转弯曲疲劳寿命的提高与涂层制备过程中高脉冲偏压轰击下不锈钢表面形成的一层结构均匀、组织致密的表面强化层的，以及涂层中的压应力的存在。     

PVD法制备TiN涂层界面特征与摩擦磨损性能

采用物理气相沉积法在Cr12MoV钢基体上制备了TiN涂层,利用扫描电镜、能量色散谱、X射线衍射和轮廓仪对涂层形貌特征、化学元素、物相组成和表面粗糙度进行了表征,用划痕法测试其结合强度,并分析划痕法涂层失效过程.通过往复磨损试验考察了其摩擦磨损性能,对涂层磨损机理进行了讨论.结果表明,TiN涂层主要组成相为TiN,试样表面粗糙度Ra值为328.91nm,涂层表面显微硬度达到2100 ～ 2200 HV;涂层厚度约为5μm,与基材之间存在一定的混合界面,其界面结合强度为28.85 N;在干滑动磨损实验条件下摩擦系数为0.45～0.52,涂层具有优异的耐磨性,其磨损机制主要为磨粒磨损.     

硬质合金刀条AlCrN硬质膜性能的研究

目的采用阴极多弧离子镀膜设备制备Al Cr N薄膜,研究适合实际工况的膜层性能和厚度。方法利用工具显微镜、扫描电子显微镜检测并分析涂层表面和截面形貌;使用洛氏硬度计、HV显微硬度计、球磨仪检测分析涂层膜基结合力以及涂层厚度对结合力、涂层显微硬度和使用寿命的影响。结果涂层以Al Cr N/Cr N结构沉积,涂层表面呈波纹状,分布有大颗粒和凹坑,经钝化处理后,表面质量明显改善。涂层的显微硬度为HV2200~HV3700,在基体硬度不变的情况下涂层的显微硬度随涂层厚度的增加而增加。随着涂层厚度的增加,结合力先变好后变差,刀条实际使用寿命也有相同的变化趋势。结论硬质合金刀条的最佳涂层厚度为4.0~4.5μm。     

15-5PH不锈钢表面多弧离子镀高结合性能TiN膜层研究

多弧离子镀方法在15-5PH不锈钢材料表面制备结合力、硬度和致密性高的TiN涂层,提高材料表面硬度和抗高温氧化性能。分析结果显示过渡层成分、预热温度、工作气压及负偏压等主要参数对膜层性能影响明显。得到Ti为过渡层时,预热250℃,气压3.0Pa,600V偏压镀膜工艺参数最佳,制备的膜基结合力高于60N,表面硬度>1200HV0.05,膜层表面大液滴密度尺寸最低。膜层表面显微硬度、膜层沉积速率和膜基结合力随工作气压升高不同程度地先升高后降低。     

钛表面激光熔覆原位制备Ti5Si3涂层结构及摩擦学性能

利用激光熔覆技术在钛表面预置硅粉原位制备了Ti5Si3涂层.用XRD、SEM和TEM分析了涂层的组成和组织结构.在UMT摩擦磨损试验机上对Ti5Si3涂层在不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损性能进行了测试.实验结果表明:涂层的物相主要是Ti5Si3相和基材Ti相,涂层的显微结构为球状和块状晶,Ti5Si3涂层具有较高的显微硬度,涂层截面的平均显微硬度约为840 HV0.2,是钛基材的4.4倍;Ti5Si3涂层可显著提高钛基材的耐磨性能;Ti5Si3涂层的磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损.     

电弧离子镀制备NiCrAlY涂层及其抗高温氧化性能

为提高高温合金材料抗高温氧化性能,利用真空阴极电弧离子镀在DZ22B高温合金上沉积Ni Cr Al Y涂层,研究涂层的抗高温氧化性能。采用扫描电镜观察膜层表面和截面形貌,化学容量法测试膜层成分,X射线衍射仪分析涂层的物相组成,万能试验机检测涂层结合力。结果表明:所制备的Ni Cr Al Y涂层厚度约50μm,涂层致密且与基体结合良好;涂层成份除Al元素有所损失外基本与靶材一致。Ni Cr Al Y涂层主要相为γ′-Ni3Al/γ-Ni,同时含有少量的β-Ni Al相。在1050℃高温下,Ni Cr Al Y涂层表面形成致密的氧化铝层有助于减缓氧化速度,对基材起到良好的保护作用;涂层失效的主要方式是随着氧化的进展,氧化层产生裂纹并剥落,新的表面被氧化,剥落和被氧化往复进行,直至涂层失效。     

锅炉受热面复合陶瓷涂层的抗高温腐蚀性能

为寻找燃煤锅炉受热面高温腐蚀问题的解决方法,以过热器材料15CrMoG钢为研究对象,采用料浆法在其表面涂覆复合陶瓷涂层,并对涂层进行500℃高温烧结.分别测试了基材及涂层试样在SO2、H2S和硫酸盐环境下的抗高温腐蚀性能.结果表明:涂层表面不存在较大孔隙、裂纹等缺陷,涂层与基体之间具有较好的结合状态;涂层试样抗SO2、H2S和硫酸盐腐蚀性能优于基材15CrMoG钢,分别为基材的3.3,6.5,1.4倍;涂层经SO2及H2S气体腐蚀后,表面都生成了K2SO4颗粒,但由于涂层内部较为致密,阻止了S元素继续向内部扩散,因此涂层内部几乎没有K2SO4颗粒.     

Cr及Cr-Ni掺杂对不同偏压下TiAlN薄膜性能的影响

为了使4Cr13不锈钢表面性能得到更好的优化和获得镀膜最佳的偏压工艺,在不同的偏压工艺下,采用多弧离子镀技术和磁控溅射技术在4Cr13不锈钢表面沉积掺杂Cr和同时掺杂Cr、Ni的TiAlN薄膜.采用附着力自动划痕仪研究不同偏压条件下薄膜与基体的结合力,采用扫描电子显微镜观察和分析薄膜的表面形貌,采用XRD技术检测薄膜的相结构,采用显微硬度计测量薄膜的显微硬度.结果表明:适当的偏压可以提高薄膜的硬度和结合力,在偏压为-250 V时,薄膜的表面硬度达到最大值2 259 HV0.1 N,结合力为36 N;并且掺杂Ni元素能够起到增强膜基结合力的效果.     

PVD制备TiAlSiN涂层的研究进展

概述了物理气相沉积(PVD)技术制备TiAlSiN涂层的研究现状及发展趋势,详细分析了Si元素的添加及Si与Al元素的含量对TiAlSiN涂层的微观结构、力学性能、高温抗氧化性和热稳定性的影响。解决PVD制备TiAlSiN涂层较低的膜基结合力和较大的残余应力等问题应是今后重点研究的方向。     

Ni/Al涂层反应烧结界面组织与特性

将Ni-Al混合粉在不引起反应的条件下喷涂到Q235钢基材表面,H2作为保护气氛,加热到993K,并随炉冷却制备试样.实验结果表明,界面处的硬度明显高于基材和涂层的硬度约32HV,界面结合强度比烧结前增加了2～3倍.SEM和EDX分析表明:界面有约为101μm的Ni-Fe扩散区,扩散区内EDX曲线存在4～5tμm宽的台阶,证实Fe/Ni界面区有新相生成,初步认为是Ni3 Fe有序固溶体.