Cr对多弧离子镀TiN及其复合膜(Ti,Cr)N性能的影响

通过改变Cr靶电流强度,在国产AIP 01型多弧离子镀膜机上制备不同Cr含量的(Ti,Cr)N复合薄膜。研究Cr的添加对薄膜硬度、薄膜相结构及晶格常数等性能的影响,探讨薄膜的硬化机理。结果表明:Cr的加入可显著提高复合薄膜的硬度,显微硬度可高达HV2665;复合薄膜是以TiN为基的(Ti,Cr)N薄膜,薄膜中没有独立的CrN和Cr2N相,同时由于Cr的加入,薄膜的择优取向从(111)晶面逐渐过渡到(200)晶面,随Cr靶电流的增大,所得(Ti,Cr)N复合膜中出现单质Cr。     

非平衡磁控溅射Cp/AlSn镀层组织结构与性能

利用非平衡磁控溅射离子镀技术在铝基轴承合金表面沉积Cp/Al Sn复合镀层。采用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)对镀层的微观形貌进行观察,并对镀层的维氏硬度和摩擦学性能进行了测试。结果表明,非平衡磁控溅射离子镀Cp/Al Sn镀层,当碳靶电流在0.2~0.8 A范围内,镀层呈等轴结构生长,随碳靶电流增大,镀层晶粒逐渐细化,且致密度增加;在Cp/Al Sn复合镀层中,Al、Sn和C元素分别以单质形式存在,且随掺碳量增加,Cp/Al Sn复合镀层非晶特征逐渐增强;随碳靶电流增加,镀层硬度增加,摩擦系数减小,电流为0.8 A时,镀层硬度最高为230 HV0.025。摩擦系数最低为0.09,磨损率先减小后增大,碳靶电流为0.4 A时,镀层的磨损率最低为6.6×10-16m3/(N·m),其磨损机制逐渐由粘着磨损转变为磨粒磨损。     

碳靶电流对掺铬类石墨镀层结构和性能的影响研究

目的采用物理气相沉积磁控溅射方法,通过控制碳靶电流改变掺铬类石墨镀层的碳含量,在高速钢基体上制备不同厚度的掺铬类石墨镀层,以探究碳含量对掺铬类石墨镀层结构和性能的影响。方法采用压痕法和划痕法对镀层的膜基结合强度进行评价。采用维氏显微硬度计对镀层的硬度进行分析。采用ST-2258A四探针测试仪测量镀层的电导率。使用扫描电子显微镜对镀层的微观结构进行分析。使用摩擦磨损仪对镀层的摩擦学性能进行探究。结果随着碳靶电流的增加,掺铬类石墨镀层的截面柱状化现象越来越明显,表面团簇颗粒直径越来越大。碳靶电流为1 A时,镀层的截面形貌为细晶团簇结构;碳靶电流为3 A时,镀层截面产生柱状结构。镀层的复合硬度随着镀层碳靶电流的增加逐渐增大,在碳靶电流为3 A时,镀层的维氏硬度最大,为436HV。随着碳靶电流增加,镀层电导率逐渐上升。结论随着碳靶电流的增大,镀层致密度逐渐下降,镀层的电导率逐渐增加,镀层的摩擦系数逐渐减小,适当的碳靶电流能使类石墨镀层在功能化与力学性能上达到最佳效果。     

偏压对CrTiAlN镀层组织形貌及磨损性能的影响

利用闭合场非平衡磁控溅射离子镀技术制备了耐磨CrTiAlN镀层,分析了溅射偏压对该镀层的形貌、相结构以及磨损性能的影响。研究表明：偏压对镀层的形貌、相结构以及与摩擦学性能有关的摩擦系数、硬度、结合力以及磨损率等参数都有影响。在制备CrTiAlN镀层的过程中,当偏压为-75V时镀层的耐磨损性最好,当偏压在-65V--85V变化时,镀层形貌的变化对镀层的磨损性能无明显影响,CrTiAlN镀层相结构的变化是影响磨损性能的主要原因。     

Q235钢表面等离子渗镀TiN流量比参数研究

利用双层辉光离子渗金属技术,在Q235钢表面合成TiN渗镀层,从渗镀层厚度、相结构、表面形貌、表面成分、外观和表面显微硬度等方面研究不同的Ar、N2流量比对形成TiN渗镀层的影响.结果表明,Ar、N2流量比对合成TiN渗镀层的厚度基本无影响;随着Ar、N2流量比的降低,TiN渗镀层由(200)转化为(111)择优取向生长;在各流量比下的渗镀层均呈"胞状"形貌,但流量比越低,胞状向外"突起"现象越明显,渗镀层越致密,表面硬度也相对越高;当流量比为8∶ 1时,TiN渗镀层表面Ti、N原子个数比最接近1∶ 1; TiN渗镀层表面颜色随着Ar、N2流量比的变化而不同,其实质是渗镀层中ε-Ti2N相、α-Fe相和ε-TiN相的含量不同,随着N2比例的提高,TiN渗镀层颜色由浅黄-黄色-金黄-深黄色变化,金黄色的渗镀层表面硬度最高;最佳Ar、N2流量比参数为8∶ 1,此时TiN渗镀层表面显微硬度平均值最高,达到了3120 HV0.05.     

Ti靶电流对CrTiAlN涂层摩擦磨损性能的影响

在不同Ti靶电流下,采用非平衡磁控溅射技术在SDC99冷作模具钢表面制备CrTiAlN涂层。采用X射线衍射仪、原位纳米力学测试系统和摩擦磨损试验机等测试分析了Ti靶电流对涂层的相结构、力学性能及摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着Ti靶电流的增加,涂层的厚度及Ti含量呈非线性增加,涂层的纳米硬度与弹性模量分别增至26.08与302.86 GPa,Cr(Ti,Al) N涂层均为单相fcc结构;在Ti靶电流4 A下沉积的涂层的摩擦磨损性能最好,干摩擦因数和磨损率分别为不含Ti涂层的69.77%和65.31%;油磨26 h后磨损率为不含Ti涂层的25.67%,磨损机制为磨粒磨损与疲劳磨损的综合。     

电场强度对Ti纳米晶薄膜生长模式及性能的影响

采用强脉冲电场条件下物理气相沉积的方法,通过大幅提高脉冲峰值电流的方式,获得晶粒尺寸细小的Ti纳米晶薄膜,并依次对薄膜的生长模式及相关性能进行了对比研究。结果表明:较大的峰值电流可以获得晶粒尺寸细小的Ti纳米晶薄膜,但峰值电流的增大不能改变薄膜内晶体以Ti(100)晶面择优生长。薄膜的表面生长形貌表现为随峰值电流的增大,颗粒间隙大幅降低、粒子团聚尺寸增大、整体呈现圆球状紧密生长的结构。截面生长形貌表现为随峰值电流的增大逐渐由纤维状向柱状形貌过渡,并有效降低薄膜的内部缺陷,致密度显著提高。力学性能表现为随峰值电流的增大,薄膜的硬度、模量都呈现出先增大后减小的变化趋势,且当峰值电流增大到30~45 A之间时,Ti薄膜的硬度与模量存在最大值。     

靶电流对磁控溅射类石墨镀层组织与性能的影响

利用非平衡磁控溅射技术在铝合金表面制备了类石墨镀层,分析了碳靶电流对镀层组织、硬度、结合强度以及摩擦系数的影响。结果表明:碳靶电流在1.2~1.8 A内,电流越小,镀层越致密。随着碳靶电流的增大,镀层硬度先增加后降低,并在1.5 A时达到最大值226 HV0.025。结合强度、摩擦系数随碳靶电流的增加而降低;碳靶电流为1.8 A时,摩擦系数达到最小值0.2。     

QTi2.5/Cu同基合金离子镀

采用同基合金电弧离子镀方法,在紫铜基体上制备了Cu-Ti合金薄膜,研究了弧电流和靶.基距离对膜层质量、沉积速率的影响.结果表明,镀层沉积速率随着弧电流的增加而增大,随靶-基距离的增大而下降;镀层近表面为层片状组织,镀层表面有颗粒存在,显示电弧源后期喷射的是Cu-Ti合金液滴;近界面处,组织细密,晶粒较小.镀层由沉积层和过渡层构成,Ti含量由表至里逐渐降低,过渡层的存在有利于提高膜-基结合力.镀层显微硬度呈梯度分布,表面显微硬度约为铜基材的3倍.     

石墨靶电流对类石墨镀层摩擦性能的影响

用非平衡磁控溅射离子镀技术制备含铬类石墨镀层,研究了石墨靶电流对磁控溅射法制备类石墨镀层摩擦性能的影响.通过扫描电镜、原子力显微镜、透射电镜等分析了镀层的表面形貌与组织.结果表明:所制备镀层的硬度随着石墨靶电流的升高而增加;镀层的摩擦系数和比磨损率随靶电流的增大呈现先降后升的趋势;扫描电镜和原子力显微镜图片分析表明镀层表面呈典型的岛团状聚集态,且随着石墨靶电流增大,镀层表面岛团状尺寸变大、镀层表面粗糙度随之增大.用高分辨透射电镜分析显示:靶电流较小时碳层中出现Cr元素富集区,随着石墨靶电流的增大,表面层中的Cr弥散分布.     

Wear, erosion and corrosion resistance of CrTiAlN coating deposited by magnetron sputtering

A nanolayered CrTiAlN coating, which was deposited on Ti6Al4V substrate using unbalanced magnetron sputtering technique, was tested to evaluate its performances against wear, erosion and corrosion. The coating, with a higher hardness compared to CrN, demonstrates significantly higher dry sliding wear resistance than CrN and TiN coatings. Different from the brittle TiN coating, the CrTiAlN coating has a maximum erosion rate at an impingement angle of 45° and shows better erosion resistance than TiN coating at 90°. The CrTiAlN coated Ti6Al4V, when tested in 3.5% NaCl aqueous solution, shows a markedly more noble corrosion potential in comparison with the uncoated Ti6Al4V substrate. Furthermore, it demonstrates a wide passive region with a low current density. All these properties make the CrTiAlN coating a good candidate for a variety of industrial applications.     

溅射沉积铝合金基CrTiAlN涂层的结构、力学以及摩擦学特性

采用反应非平衡磁控溅射技术制备出一系列LY12铝合金基CrTiAlN多层涂层,并通过X射线衍射仪、纳米压痕仪以及多功能摩擦磨损测试仪来研究CrTiAlN涂层的结构、力学以及摩擦学特性。结果表明:CrTiAlN涂层为以TiN0.9和CrN为主要组织取向的FCC结构,N2水平和衬底负偏压对涂层的力学特性和粘附强度有显著的影响。经过优化参数,在衬底偏压?55V和中N2水平条件下,CrTiAlN涂层的结合强度为10 N,显微硬度达到29.87 GPa。     

纳米CrNx涂层相组成、结构及力学性能研究

采用高功率调制脉冲磁控溅射(modulated pulsed power magnetron sputtering, MPPMS)和脉冲直流磁控溅射(pulsed direct current magnetron sputtering, PDCMS)复合沉积CrN_x涂层,通过调节氮气流量比及溅射功率,研究了氮气/氩气流量比、PDCMS溅射功率及MPPMS溅射功率等工艺参数对CrN_x涂层成分、相组成、微结构和力学性能的影响。通过电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、纳米压痕仪及维氏硬度计等,分别对CrN_x涂层的成分、相组成、微结构、形貌、硬度及断裂韧性等进行表征。结果表明,当PDCMS溅射功率从700 W增加到1000 W,MPPMS峰值功率增加43.5%,涂层中Cr含量(原子分数)由61.0%增加到65.4%,N含量由39.0%减少到34.6%,而CrN_x涂层主要由Cr₂N相组成。随着溅射功率的增大,CrN_x涂层硬度变化不...     

氮气含量对CrNx薄膜相结构及摩擦磨损性能的影响

采用电弧离子镀技术,在45钢基体上制备了不同氮气含量的CrNx薄膜.采用X射线衍射技术(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、努氏硬度计和UMT型球-盘摩擦试验机,分别测试了薄膜相结构、表面形貌、显微硬度和摩擦磨损性能.结果表明:CrNx薄膜主要由CrN和Cr2N相组成;随着N2含量的增加,薄膜中Cr2N(211)衍射峰强度逐渐减弱,CrN(220)衍射峰强度逐渐增强;薄膜表面颗粒逐渐减少,表面趋于平整,薄膜硬度出现两个峰值,对应于薄膜为单相Cr2N和CrN的相组成处;与钢基体相比,氮气含量为35%时,CrNx薄膜具有良好的表面质量、最佳的硬度、优良的耐磨损性能.     

等离子体增强磁控溅射CrSiN涂层摩擦磨损行为

目的基于细晶强化理论,借助新型涂层制备技术获得综合性能优良的CrSiN涂层,研究Si含量对涂层微观结构、力学性能及耐磨性能的影响规律。方法采用等离子体增强磁控溅射技术,制备四种含有不同Si含量的Cr Si N涂层。使用X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和原子力显微镜(AFM),分析涂层的化学成分、晶体结构、微观形貌和表面粗糙度。使用纳米压痕/划痕仪测试涂层的显微硬度、杨氏模量和结合力。使用摩擦磨损试验仪考察涂层的摩擦磨损行为。结果 Cr Si N涂层中Si含量随着Si靶功率的增加而增加。所有涂层中均未检测到含Si物相,主要由Cr N相组成。随着Si含量的增加,CrN(111)衍射峰逐渐减弱直至消失,涂层由疏松的三角锥结构逐渐变为致密平整的CrN纳米晶和Si3N4非晶共存的复合结构,涂层表面粗糙度显著降低,涂层的显微硬度、杨氏模量、结合力及耐磨性能均呈现先增后降的趋势。结论 Si含量为18.5%的Cr Si N涂层具有最佳的耐磨性能,此时涂层的硬度、杨氏模量、结合力和平均摩擦系数分别约为27 GPa、327 GPa、30 N和0.289。     

Nanolayer (Ti,Cr)N coatings for hard particle erosion resistance

This paper discusses the synthesis and characterization of titanium chromium nitride ((Ti,Cr)N) thin films deposited onto AM355 stainless steel by multi-source cathodic arc physical vapor deposition (PVD) for improved erosion resistance. The effect of Cr evaporator current and substrate bias on the erosion resistance of the (Ti,Cr)N coating were investigated. The coatings were characterized using X-ray diffraction, scanning electron microscopy, electron probe microanalysis, scanning transmission electron microscopy, scratch adhesion testing and erosion testing. The (Ti,Cr)N coatings deposited using multisource mode were determined to be nanolayered structures consisting of TiN rich and CrN rich layers. EPMA showed that the atomic percentage of Cr within the coating increased (increased Cr:Ti ratio) with increasing Cr evaporator current and that the (Ti,Cr)N chemical composition did not appear to change with varying bias. Using XRD and STEM, it was determined that all nanolayer (Ti,Cr)N coatings were multi-phased consisting of a B1 NaCl crystal structure. XRD also revealed that as the Cr evaporator current was increased, there was an increase in the CrN phase volume. Macroparticle incorporation increased with an increase in Cr evaporator current and decreased with an increase in bias. The nanolayer (Ti,Cr)N coatings ranged in Vickers hardness from 1700 to 2800 VHN_0.050. Coating adhesion increased as Cr:Ti ratio increased. In regards to erosion, (Ti,Cr)N coatings with a high number of TiN/CrN interfaces performed poorly against alumina media. As the Cr evaporator current was varied, the coating deposited with the highest Cr:Ti ratio (evaporator current of 85 A) and when bias was varied, the lowest substrate bias of - 50 V had the best erosion performance.     

TC4钛合金表面涂层改性:CrN素多层

目的 提高TC4钛合金的硬度和耐磨损性,改善CrN硬质涂层与TC4钛合金的适应性.方法 采用等离子体增强磁控溅射系统,通过调节热丝放电电流,在TC4钛合金基体表面沉积疏密CrN单层和素多层涂层.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、纳米压痕仪、洛氏压痕仪、摩擦磨损仪以及台阶仪,表征涂层...     

Cr基及其化合物过渡层对TiCN涂层性能的影响

为研究过渡层材料及结构对TiCN涂层性能的影响,设计3种Cr基及其化合物过渡层,利用多弧离子镀技术制备TiCN涂层。膜系分别为Cr/TiCN、Cr/CrN/TiCN和Cr/CrN/CrCN/TiCN。利用SEM、XRD、纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验机和球磨仪对涂层的微观结构和性能进行表征。结果表明:随着过渡层由单层Cr依次加入CrN和CrCN,涂层原有的柱状晶生长被抑制并最终消除。与具有Ti过渡层的TiCN相比,涂层不再具有明显择优取向,(111)峰强度大大减弱而(200)峰发生宽化。具有CrN和CrCN过渡层的样品硬度和附着力明显高于以单层Cr为过渡层的样品,Cr/CrN/CrCN/TiCN膜系硬度和附着力最高,分别为(30.11±0.34)GPa和(37.21±0.46)N。摩擦磨损试验结果表明:CrCN过渡层的引入显著提升了涂层耐磨性,其对应样品摩擦因数最低,达到0.111,并在球磨测试中表现稳定,而其它膜系均出现不同程度的磨损形貌。     

电弧离子镀CrTiN涂层的结构及耐腐蚀性能

采用电弧离子镀技术在模具钢H13表面沉积Cr_xTi_1-xN涂层,系统研究了不同Cr/Ti原子比对CrTiN合金化涂层结构、力学性能以及耐腐蚀性能的影响。结果表明:通过改变分离靶弧流实现CrTiN涂层中Cr/Ti原子比的有效调控,所制备的CrTiN涂层主要由面心立方结构(Cr, Ti)N和CrN组成,随着Cr/Ti原子比从1.1增加至1.8,涂层相结构由随机取向向(111)晶面优先生长转变。CrTiN合金化涂层显微硬度较CrN涂层得到明显提升,并随着固溶引起的晶格畸变程度变化而具有一个极大值。通过电化学阻抗谱和动电位极化曲线分析,当Cr/Ti原子比为1.4时,致密的Cr_0.59Ti_0.41N涂层具有最佳的耐腐蚀性能。