Nanoindentation analysis of TiN,TiAlN,and TiAlSiN coatings prepared by cathode ion plating

The TiN,TiAlN and TiAlSiN coatings were deposited on H13 hot-worked mold steel by cathodic arc ion plating(CAIP).The morphologies,phase compositions,and nanoindentation parameters,such as creep hardness,elastic modulus and plastic deformation energy of the coatings were analyzed with field emission scanning electron microscopy(FESEM),X-ray diffraction(XRD) and nanoindentation testing,respectively,and the test results were compared with equation describing the indentation model.The results show that the TiN,TiAlN and TiAlSiN coating surfaces were dense and composed of TiN,TiN + TiAlN,TiN + Si3N4 + TiAlN phases,respectively.There was no spalling or cracking on the indentation surface.The creep hardness of the TiN,TiAlN and TiAlSiN coatings was 7.33,13.5,and 15.2 GPa,respectively;the corresponding hardness measured by nanoindentation was 7.09,15.6,and 21.7 GPa,respectively;and the corresponding elastic modulus was 201.93,172.79,and 162.77 GPa,respectively.The contact depth and elastic modulus calculated by the indentation model were close to those of the test results,but the remaining indentation parameters showed discrepancies.The sequence of plastic deformation energy was TiN TiAlNTiAlSiN.     

电弧离子镀制备TiAlN膜工艺研究

采用阴极电弧离子镀技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢基材上制备TiAlN膜层,镀膜装置为俄罗斯科学院UVN 0.5D2I电弧离子镀膜机,该设备由一个大功率的气体离子源和两个金属蒸发源组成.气体离子源具有气体离子轰击和辅助沉积的特点.研究了电弧电流、负偏压和气体离子源功率等工艺参数对膜层的影响规律.实验结果表明:气体离子源具有明显的细化金属颗粒的作用.提出了制备TiAlN膜层的最佳工艺,得到了厚度为5 ～10μm、相结构为Ti0.5Al0.5N、显微硬度为1200HV0.01的TiAlN膜层.     

离子镀TiN膜织构的研究

通过自动极图衍射测量与极图分析研究空心阴极离子镀TiN膜晶粒取向,结果表明,TiN膜存在(111)织构,(111)晶面平行于沉积表面,研究了负偏压对TiN晶粒取向的影响,负偏压在0～200V范围内变化不改变织构类型与取向。     

模具表面离子镀TiN薄膜

本文进行了对模具表面离子镀TiN薄膜的研究,本实验采用直流二极型离子镀,实验设备是由一台真空镀膜机改装而成。离子镀是一个很复杂的过程,这是由于此过程中的参数很多,例如,基体与蒸发源间的距离、活化反应过程中的氮分压与氩分压、基偏压、蒸发电流、基体温度等。在我们的实验条件下,模具的表面得到了理想的镀层,TiN镀层呈金黄色,其平均厚度为2.5—3.0μm、显微硬度达2000—2200kg/mm~2,附着力为1.5—2.0kg/mm~2。这种经离子镀处理过的模具,其使用寿命可以延长3—4倍。     

PVD法制备TiN/AlTiN涂层的摩擦与磨损性能

采用物理气相沉积法在Cr12MoV钢基体上沉积TiN和AlTiN涂层,用扫描电镜、X射线衍射仪和划痕仪分析了涂层表面与界面形貌、物相和结合强度,并进行了摩擦与磨损试验。结果表明,TiN和AlTiN涂层具有较高硬度,AlTiN涂层表面粗糙度优于TiN涂层,TiN涂层表面轮廓算术平均偏差Ra为328.91nm,AlTiN表面轮廓算术平均偏差Ra为112.49nm;TiN涂层结合强度为28.85N,而AlTiN涂层结合强度为27.35N;AlTiN摩擦因数在磨合期和波动期略高于TiN涂层,在稳定期摩擦因数基本接近,维持在0.44-0.46左右;AlTiN涂层韧性比TiN涂层有一定的提高,其磨损性能优于TiN涂层。     

不同Al含量的Ti/Al合金靶对磁控溅射离子镀TiAlN薄膜力学性能的影响

采用不同Al含量的Ti/Al合金靶材在硬质合金刀具上沉积TiAlN薄膜,研究靶材中不同的Al含量对TiAlN薄膜表面粗糙度、硬度以及膜基结合力等性能的影响,通过显微硬度仪、划痕仪、金相显微镜和XRD等仪器分别对薄膜的硬度、结合力、组织结构等主要性能进行测试分析。实验结果表明:随着Ti/Al合金靶中Al含量的增加,TiAlN薄膜的硬度先增加后减小,膜基结合力逐渐增加;当Al在Ti/Al合金靶材中所占的比值为2:3时,TiAlN薄膜的硬度、耐磨性等综合力学性能最佳。     

Tribological performance of TiAlSiN and TiAlCrN/TiAlN coating blades

A new laboratory evaluation method for the coating blade was developed, and the tribological properties of coating blades with different Ti-based coatings were studied by UMT-2 tribometer. Comparison between the areas of scratches before and after the cutting experiment was used to evaluate the cutting performance of the blades. Results showed that friction coefficient of TiAlCrN / TiAlN coating was significantly lower than that of TiAlSiN coating. Analysis of the worn surface revealed that the TiAlSiN and TiAlCrN / TiAlN coatings in the dry turning process exhibited sign of inhomogeneous adhesive wear and abrasive wear. TiAlCrN/TiAlN coating has a longer working life and better anti-wear property because of its duplex coating.     

直流磁过滤电弧源制备银膜的工艺参数研究

为了探索电弧离子镀技术制备银薄膜中相关的工艺参数,利用直流磁过滤电弧源在K9玻璃和硅片上制备了银膜,通过白光干涉仪和剥离实验对所制备银膜的厚度、表面粗糙度和附着力进行检测,分析靶电流、基片偏压和过渡层对银薄膜沉积速率、粗糙度及附着力等特性的影响．实验结果表明：当靶电流为90．0A时,沉积速率为1．84nm／s,在偏压为＋10V时,得到膜层粗糙度为0．5355nm;利用过渡层的辅助,通过电弧离子镀有效地提高了银膜的附着力．     

脉冲N离子束轰击对TiAlN膜层显微硬度影响的研究

采用俄罗斯UVN 0.5D2I脉冲离子束辅助电弧离子镀沉积设备,在高速钢W18Cr4V基材上沉积TiAlN膜层。研究了膜层沉积之前N离子束轰击基材以及膜层沉积过程中N离子束辅助轰击对TiAlN膜层显微硬度的影响。结果表明:膜层沉积之前,N离子轰击得到高度洁净的表面,使基材的显微硬度由原来的900HV0.01提高到1230HV0.01。膜层沉积过程中,脉冲N离子束轰击,消除了膜层中的硬度"软点"及阴影效应,增加(Ti,Al)N相的含量,膜层的内部产生了压应力,这些因素显著提高了膜层的硬度,膜层的最高硬度为2530HV0.01。但轰击能量不能过高,否则会降低膜层的显微硬度。     

电刷镀Ni - P合金镀层的高温摩擦磨损性能

对电刷镀Ni - P合金镀层的高温摩擦磨损性能进行了研究.实验结果表明,在20CrMo钢基体上,电刷镀Ni - P合金镀层能有效降低试样在高温(450 ℃)下的摩擦因数,减小高温磨损量.其中,12 min电刷镀试样在高温摩擦测试前80 min内,摩擦因数基本维持在平均值约0.30,仅为20CrMo钢基体(0.60)的50%;80～120 min因镀层局部被磨损穿透,其摩擦因数缓慢增长;120 min后,基本维持在平均值约0.50,测试完成后质量磨损量为同等测试条件下20CrMo钢基体的19.99%;24 min电刷镀试样在450℃下摩擦测试180 min的整个过程中,摩擦因数均较稳定,平均值为0.30,高温摩擦磨损测试后的质量磨损量仅为20CrMo钢基体的6.36%.     

氧分压对电弧源制备TiO2薄膜光学性能和表面形貌的影响

为了寻求更加有效的方法和途径来制备高质量的光学薄膜,以直流磁过滤电弧源（УВНИПА？1-001型等离子体镀膜机）技术作为制备方法镀制TiO2光学薄膜,通过在不同氧分压的条件下制备TiO2光学薄膜.利用椭圆偏振光谱仪研究TiO2薄膜的光学性能,TayloyHobson轮廓仪研究TiO2薄膜的厚度和表面形貌.研究结果表明：制备出的TiO2薄膜随着氧分压的不断提高,在400～1 000nm的波长范围内折射率变化较大,在1 000～1 600nm的波长范围内折射率变化较为平稳;其消光系数在10-3数量级上;TiO2薄膜的吸收较小;TiO2薄膜的厚度和粗糙度呈现出先增大后减小的趋势.在氧分压为1.0Pa时,薄膜的表面未观察到明显的孔洞、裂纹等缺陷,所制备的薄膜致密且稳定性较好.     

硬质合金表面热阴极离子镀TiN涂层抗氧化性研究

利用热阴极离子镀技术在牌号为ZK1的硬质合金表面镀制TiN硬质涂层,并在300℃至700℃空气环境下进行抗氧化实验。运用XRD和XPS对涂层进行微观结构和成分的分析,并用SEM进行涂层断口的观察,最后采用显微硬度计和自动划痕仪分別对涂层的显微硬度和膜基结合力进行了检测。实验结果表明,涂层厚度约为5μm,涂层成分以TiN为主,平均显微硬度达2388HV,结合力最大达85N。随着氧化温度的升高,在涂层表面先后形成了TiNxOy、TiO2,涂层的显微硬度和膜基结合力都呈下降趋势并在550℃处剧烈下降。     

直流磁过滤电弧源沉积氧化钛薄膜的光学特性

为了探索电弧源离子镀技术制备的氧化钛薄膜的透射率、消光系数和折射率,利用直流磁过滤电弧源在K9玻璃基底上制备了氧化钛薄膜,通过分光光度计和椭偏仪对薄膜的透射率、折射率和消光系数等光学特性和沉积速率进行分析研究.研究结果表明：波长在400～700nm之间,氧化钛薄膜的折射率为2.3389～2.1189;消光系数在10-3数量级上,消光系数小,薄膜吸收小,薄膜峰值透射率接近K9基底的透射率;沉积时间30min,薄膜的厚度是678.2nm,电弧源离子镀技术沉积氧化钛薄膜的平均速率为22.6nm/min.     

铝合金基板上磁控溅射离子镀氮化钛膜层的研究

对自行研制的一台磁控溅射离子镀实验裴置的放电特性进行了测试,并用该装置在硬铝(LY16)基板上进行了沉积氮化钛膜层的工艺试验,系统地研究了各工艺参数对膜层性能的影响。试验结果表明:在较低温度(120～140℃)条件下,用磁控溅射离子镀工艺可以在铝合金基体上得到组织致密质量较好的膜层,其硬度值可以达到Hv2200kg/mm~2,且仍能保持基体时效强化的强度。     

热等离子弧熔覆合金涂层的制备与组织性能

在自制的热等离子非转移弧熔覆设备上用 Stellite Ni6 0合金在钢的表面上进行熔覆处理。用优化后的熔覆工艺参数可以获得零稀释率的熔覆层 ,而且熔覆层与基体结合牢固。在对熔覆层进行化学成分、组织结构分析后发现 :熔覆层可以分为三层组织结构 ,这三层组织结构的形成与熔池的凝固过程有关。实验结果证明 ,热等离子非转移弧是一种比较理想的熔覆热源     

纳米复合电刷镀镀层性能的研究现状

结合电刷镀纳米复合镀层的沉积机理,对目前所进行的纳米复合镀层性能的研究状况进行了阐述,并指出了纳米复合电刷镀技术在模具修复中广阔的发展前景.     

纳米复合电刷镀镀层性能的研究现状

结合电刷镀纳米复合镀层的沉积机理，对目前所进行的纳米复合镀层性能的研究状况进行了阐述，并指出了纳米复合电刷镀技术在模具修复中广阔的发展前景．     

电弧离子镀TiN/TiAlN复合涂层摩擦磨损性能研究

利用阴极电弧离子镀技术,在硬质合金基体上制得5层和20层TiN/TiAlN复合涂层.研究表明,这两种涂层均为典型的B1-NaCl面心立方结构,且均呈(200)择优取向.两种涂层表面光滑平整,粗糙度分别为0.32和0.11,硬度为1 470HV和2 000HV .20层复合涂层的摩擦系数和比磨损率低于5层,表明增加复合层数有利于提高涂层的耐磨损性能,涂层的磨损机理为磨粒磨损.     

中频非平衡磁控溅射TiAlN薄膜的结构与性能

采用中频非平衡磁控溅射离子镀设备在YG10硬质合金表面制备(Ti_1-xAl_x)N薄膜,运用X线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计和材料表面性能测试仪等对薄膜进行表征,分析氮气分压、直流偏压和Al含量对薄膜的力学性能、薄膜成分和组织结构的影响。结果表明:薄膜呈柱状多晶组织,主要组成相为(Ti, Al)N相;随着氮气分压增大,膜层中氮原子增多,而铝、钛原子含量减少,膜层中r_Al/(Al+Ti)与r_(Al+Ti)/N均下降,薄膜(111)晶面取向减弱,(220)和(200)晶面取向增强。力学性能测试表明,随着膜层中的Al含量和直流偏压升高,薄膜硬度、膜厚和膜-基结合力均呈现先升高后降低的趋势,薄膜显微硬度最高2 915 HV,膜-基结合力最高达73 N。     

真空阴极弧离子镀类金刚石碳膜

采用真空阴极弧离子镀的方法,以乙炔和氢气分别作工作介质,以氩气为稀释气体,研究了类金刚石碳（ＤＬＣ）膜的制备工艺及其结构和硬度。喇曼光谱分析表明,所得膜为典型的ＤＬＣ膜,表现为一个波数在１３００￣１７００ｃｍ＾－１的宽峰,工艺不同,喇曼光谱曲线的形状也略有变化。ＳＥＭ分别表明所得ＤＬＣ膜结构致密光滑。纳米探头硬度表明,ＤＬＣ膜表面硬度均高于１０ＧＰａ。