电刷镀Ni—W过渡层与离子镀TiN复合涂层的结合力和磨损特性

研究了３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ基体电刷镀Ｎｉ－Ｗ过渡层和离子镀ＴｉＮ复合涂层的结合力及强化机理。利用ＸＲＤ、ＳＥＭ和ＴＥＭ分析了涂层结构,用划痕法测定了涂层结合力,并测定和分析了涂层的磨损特性。结果表明：由于ＴｉＮ沉积过程中的温度效应,混合晶态的电刷镀Ｎｉ－Ｗ层发生晶化和析出强化,并形成界面扩散层和双层复合,从而使ＴｉＮ复合涂层的结合力和硬度明显提高;Ｎｉ－Ｗ过渡层对ＴｉＮ涂层起有力的支撑作用。Ｎｉ－Ｗ与ＴｉＮ复合涂层的耐磨性优于ＴｉＮ单层。     

基体材料硬度和化学成分对TiN涂层结合力的影响

选择３种材料：Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２、３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ和ＧＣｒ１５钢,进行了多弧离子镀ＴｉＮ涂层,并对涂层的结合力进行了研究。试验结果表明,基体材料的硬度越高,ＴｉＮ涂层的结合力越好;选择含Ｖ量高的材料沉积ＴｉＮ涂层,有利于提高涂层结合力。     

多弧离子镀制备TiN/TiBN纳米复合涂层的结构和性能

为了满足复合材料高速切削加工的需要,用金属Ti靶和纯TiB2靶作为靶材料,在N2气氛下用多弧离子镀方法制备了TiN/TiBN纳米复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)分析涂层的组织结构、成分和表面形貌;利用显微硬度计、划痕仪和球盘摩擦仪分析调制周期对涂层力学性能的影响。结果表明:TiN/TiBN纳米复合涂层的调制周期范围为5.5~21nm,主要成分为晶相TiN、非晶BN和TiB2;调制周期对涂层的力学性能有较大的影响,随着调制周期的减小,硬度增加,调制周期最小时最大硬度达到29GPa;最大膜基结合力为88N,且所有样品均表现出较高的膜基结合力。随着转速的增大,摩擦因数与表面粗糙度两者表现出相同的变化趋势,摩擦因数最大值为0.31,其低摩擦因数与自润滑的BN相的存在有关。调制周期减少,界面积增加,TiN/TiBN纳米复合涂层的力学性能增强。     

稀土元素钇改善离子镀TiN膜与基材结合力的研究

本文叙述了添加稀土元素Y改善了离子镀TiN膜与基材的结合力,并且通过电子探针(EPMA)、透射电镜(TEM)和X射线衍射相分析等手段,对稀土元素Y在离子镀TiN(IP-TiN)膜中的行为和存在形态进行了分析,进一步探讨了稀土元素Y改善IP-TiN膜与基材结合力的机制,从而肯定了稀土元素Y提高IP-TiN膜与基材结合力的作用。     

多弧离子镀沉积温度对TiN涂层性能的影响

在多弧离子镀设备上沉积了ＴｉＮ涂层,研究了不同沉积温度下ＴｉＮ涂层的表面硬度及与基体的结合力。实验结果表明,在保证基体材料不过热的前提下提高沉积温度,有利于提高ＴｉＮ涂层的性能。     

三种材料多弧离子镀TiN涂层性能比较

硬质ＴｉＮ薄膜广泛用作高速钢刀具有耐磨层,较少用于其他钢种。本文选择Ｗ６Ｍｏ６Ｃｒ４Ｖ２、３Ｃｒ２ＡＷ８Ｖ和ＧＣｒ１５三种材料用多弧离子设备沉积ＴｉＮ淫层,测定了涂 表面硬度、涂层与基体的结合力、ＴｉＮ涂层的结构及过渡层硬度分布。试验结果证明：只有选择在沉积温度下保持高的硬度及含有较多合金元素尤其是Ｖ元素的基本材料,才能获得良好的性能的ＴｉＮ涂层。     

TiN/Ti复合涂层高温微动磨损特性研究

采用等离子体浸没离子注入和沉积技术(PIII&D),在1Cr18Ni9Ti不锈钢上制备TiN/Ti复合涂层,用X射线光电子能谱仪(XPS)、X衍射(XRD)、俄歇能谱仪(AES)、扫描电镜(SEM)、激光共焦扫描显微镜(LCSM)对大气氛围中在室温、200 ℃和400 ℃的微动磨损特性进行了研究,结果表明:TiN/Ti复合涂层主要有Ti、TiN和Ti2N三种物相,涂层表面层的钛元素主要是以TiN和TiO2的形式存在,涂层与基材之间有一个Ti, N, Fe, Cr元素的过渡层;在部分滑移区,温度对复合涂层的磨损影响不显著,并且涂层的摩擦因数较低,磨损量较小,表现很好的耐磨性;在滑移区,随着温度的升高,复合涂层摩擦因数和磨损体积增加;在400 ℃由于该涂层被磨穿,其磨损体积比基材还大,其磨损机制主要表现为剥层磨损、氧化磨损和磨粒磨损.     

铝和不锈钢的电刷镀过渡层钎焊

采用电刷镀镍／铜过渡层的方法,研究了铝和不锈钢的钎焊,使用本工艺较好地实现了两者的连接。     

空心阴极与多弧离子镀TiN涂层高速钢摩擦磨损特性的比较研究

本文用空心阴极和多弧离子镀方法在高速钢基体材料上制备了TiN靠层，研究评价了其摩擦磨损性能，并与刀具切削性能进行对比．结果表明：TiN涂层的摩擦磨损性能优于基体材料．从摩擦磨损机制上探讨了经TiN涂层的高速钢刀具比非涂层的刀具使用寿命明显延长，加工质量明显提高的原因。     

TiN单层和TiN/Ti(C,N)多层涂层的结构和性能研究

借助XRD、SEM、纳米压痕和划痕仪研究了采用磁控溅射在硬质合金基体上沉积的TiN单层和TiN/Ti(C,N)多层涂层的组织结构和力学性能。研究表明:TiN与TiN/Ti(C,N)多层涂层的晶粒形貌均呈柱状晶结构,而TiN/Ti(C,N)多层涂层形成了TiN、Ti(C,N)交替的调制结构。由于界面强化作用,TiN/Ti(C,N)多层涂层表现出比TiN更高的硬度及与基体更好的结合力。     

氮化钛 / 氧化钛复相陶瓷涂层的干滑动摩擦磨损性能

目的研究等离子喷涂Ti N/Ti O复相陶瓷涂层的微观组织结构、显微硬度及干滑动摩擦磨损行为和机理。方法采用等离子喷涂技术,在45#钢表面制备Ti N/Ti O复相陶瓷涂层。分析涂层的相组成,测试涂层的硬度。通过磨损试验研究Ti N/Ti O复相陶瓷涂层的磨损行为,并观察涂层的磨损形貌,测试磨损表面的成分组成,探讨Ti N/Ti O复相陶瓷涂层的磨损机理。结果 Ti N/Ti O复相陶瓷涂层均匀致密,平均厚度为350μm,具有明显的层状结构,孔隙率为4.3%,显微硬度为1444HV0.1。在载荷30~50 N、转速370~1102 r/min的范围内,Ti N/Ti O复相涂层与GCr15对磨的摩擦系数为0.0963~0.2778,磨损量为1.32~6.8 mg。随着载荷的增加,摩擦系数下降;随着载荷和转速的增加,磨损量增加。结论等离子喷涂制备的Ti N/Ti O复相涂层组织致密,显微硬度高,在低速低载荷时表现出较好的耐磨性,但随着载荷和转速的增加,耐磨性降低。涂层的磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损。     

多弧离子镀制备TiN涂层的高温抗氧化性能研究

在201不锈钢上进行多弧离子镀沉积TiN涂层,研究了TiN涂层在400～800℃间的高温氧化性能。对涂层氧化后的表面形貌、表面成分等进行了研究。用热重(TG)法和差示扫描量热(DSC)法分析粉末试样的加热氧化情况。结果表明:氧化温度较高时,增重量大且氧化严重,随着氧化温度的升高,表面氧元素含量上升,氮元素含量下降;经过600℃氧化,TiN膜层开始出现局部氧化皮。热分析结果表明:TiN粉末在450℃开始发生增重,氧化总增重量为26.63%。起始氧化温度为623.7℃,放热焓为-2112μVs/mg。     

多弧离子镀TiN涂层在冲孔冲模上的应用

采用多弧离子镀法在螺帽冲孔冲模上进行了ＴｉＮ涂层处理，并对涂层的显微硬度、耐磨性能、失效形式进行了分析和讨论。结果表明，ＴｉＮ涂层冲头使用寿命比未涂层冲头可提高５倍。ＴｉＮ涂层膜和一定厚度的高硬度的过渡层显著提高了冲模的耐磨性能和抗冲击疲劳性能。     

铝合金表面多弧离子镀TiN涂层的耐磨性能

采用多弧离子镀在ZL109铝合金表面进行了TiN涂层处理,并对涂层的载荷耐磨性进行了分析和讨论.结果表明,ZL109铝合金表面多弧离子镀TiN涂层后,其耐磨性得到明显提高.在1 N的载荷下,连续磨损90 min时,未镀膜试样的磨痕宽度几乎是TiN试样的2倍,镀有TiN膜试样的平均摩擦因数几乎是未镀样的50%.在2 N的载荷下,由磨痕的形貌和宽度随时间的变化可见,镀有TiN涂层的试样在磨损前期,主要以粘着磨损为主,在磨损后期以磨粒磨损为主.     

电刷镀铅-镍复合镀层微动磨损性能研究

应用电刷镀技术，镍作为过渡层，制备了铅－镍复合镀层，考察了该复合镀层微动摩损性能，并与基体微动磨损性能进行了比较，结果表明，在基体表面电刷镀铅－镍复合镀层具有较好的抗微动磨损性能，其损伤机制为粘着和疲劳，镀层摩擦因数微动振增加而增加，随载荷的增加而减小；涂层明显改变了表面的摩擦状态，在微动磨损过程中减轻了表面粘着，降低了磨损。     

钛合金表面百微米级Ti/TiN多层复合涂层性能研究

目的提高TiN硬质涂层的厚度及各项力学性能。方法采用等离子增强PVD技术在钛合金(TC4)基体表面制备多层复合Ti/TiN涂层,对涂层进行扫描电镜(SEM)分析,采用划痕法表征涂层的结合强度,用维氏显微硬度计测试涂层的显微硬度,利用销盘式摩擦磨损试验仪评价涂层的摩擦磨损性能。结果制备的多层复合Ti/TiN涂层厚度最高可达100μm,且未发生剥落等失效,结合强度相对于单层TiN提高了近3倍。由于Ti、TiN的多层复合调制作用,制备的Ti/TiN显微硬度测试表明复合涂层的显微硬度高达2700 HV0.025,同时,涂层在原有耐磨性能优良的基础上具备自润滑减摩作用,经过近20 000 m的磨损测试,复合涂层的摩擦系数低至0.25左右,且未完全失效。结论多层复合结构能够有效提高TiN硬质涂层的厚度,制备的Ti/TiN多层复合涂层的各项力学性能显著提高。     

调制周期对TiN/Ti多层膜组织结构和结合力的影响

为了阐明调制周期对薄膜微观组织及薄膜与基体结合力的影响,采用反应磁控溅射在Ti6Al4V基板上交替沉积了Ti层及TiN层制备了TiN/Ti多层膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度仪和划痕仪测量分析了薄膜的晶体结构、微观组织、硬度以及薄膜与基体之间的结合力。研究结果表明:TiN/Ti多层膜中均存在TiN,Ti和Ti2N 3种相。TiN/Ti多层膜均以柱状晶方式生长,在调制周期较大(5层)时,TiN和Ti层的界面清晰;随着调制周期的减小(层数增加),TiN和Ti层的界面逐渐消失。与单层TiN薄膜相比,多层TiN/Ti薄膜的硬度显著提高;但随着薄膜层数的增加,多层TiN/Ti薄膜硬度略微降低。当调制周期为80nm(30层)时,薄膜与基体的结合力明显提高,达到73N。     

基体材料对TiN薄膜表面液滴及薄膜结合力的影响

采用真空阴极电弧离子镀技术分别在4Cr5 MoSiV1(H13)模具钢、Cr18Ni9Ti(304)不锈钢、YG6硬质合金、Ti6Al4V(TC4)钛合金4种基体表面沉积TiN薄膜.利用扫描电镜(SEM)对薄膜表面液滴进行观察分析,通过划痕仪对薄膜的膜/基结合力进行表征.结果表明:基体材料不同,TiN薄膜上液滴的密度、尺寸存在明显的区别.其中,镀膜后H13钢和304不锈钢表面的液滴数量最多,YG6硬质合金次之,TC4钛合金最少;薄膜的膜/基结合强度依次为YG6硬质合金＞H13钢＞304不锈钢＞TC4钛合金.     

集束电极电火花合成沉积TiN涂层组织及耐磨性能

为满足提高铜合金表面耐磨性能的需求,提出了一种利用集束钛电极在QAl9-4铝青铜旋转工件表面电火花合成沉积TiN涂层的新方法,并进行了试验研究。结果表明：在铜合金表面制备出了均匀连续的TiN涂层;涂层表面由细化了的晶粒结构构成,组织致密;电极丝对涂层表面有较强的磨削涂覆作用,显著降低了涂层表面粗糙度值;涂层主要由TiN硬质相构成,厚度为85 μm左右,显微硬度可达890 HV_0.05,约为基体（185 HV_0.05）的4.8倍;涂层与基体间具有合金化冶金结合的过渡层;涂层表面摩擦因数为0.125~0.2,远小于基体（0.23~0.35）且波动性较小,磨损率约为基体的49.6%,具有更好的减摩耐磨特性。