多弧离子镀制备多层TiAlCrN涂层的性能研究

利用多弧离子镀技术,采用TiAl和AlCr合金靶材在硬质合金基体上交替沉积制备TiAlCrN纳米多层涂层,同时采用TiAlCr合金靶制备了单层TiAlCrN涂层进行性能对比。借助扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线能谱分析法(EDS)分析了涂层的微观结构及成分,利用划痕法和纳米压痕法测试了涂层的结合力与纳米硬度,最后搭配硬质合金铣刀片测试了两种涂层在模具钢铣削上的性能表现。结果表明,TiAlCrN纳米多层涂层结构致密,多层层间界面清晰平整,涂层结合力优异,涂层硬度高达33.1GPa。在铣削合金钢方面,TiAlCrN纳米多层涂层的切削寿命较TiAlCrN单层涂层提升40%以上,铣削性能优异。     

多弧离子镀技术的发展与应用

本文简述了离子镀技术的发展；、方法及特点，着重介绍了多弧离子镀技术的发展与应用。     

脉冲多弧离子镀制备类金刚石薄膜的力学特性

利用脉冲多弧离子镀技术在硅基底上沉积类金刚石薄膜。分析了类金刚石薄膜的硬度和工艺参数的关系 ,讨论了薄膜的耐磨性和化学稳定性。     

基体负偏压对CrAlN涂层组织和性能的影响

采用真空多弧离子镀技术,使用Cr30Al70(原子分数)复合靶,在不同的基体负偏压下,在不锈钢基体上制备了一系列CrAlN涂层;采用能谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、粗糙度仪、显微硬度仪、摩擦磨损试验机和划痕仪等系统分析了涂层的成分、表面形貌、相结构、粗糙度、显微硬度、摩擦磨损性能和界面结合性能。结果表明:随着负偏压的增大,涂层中x(Cr)/x(Cr+Al)的比值先增大后减小,当负偏压为150V时,该值达到最大,并与靶材成分接近;基体负偏压为200V时,涂层的表面粗糙度最大,涂层结晶度、硬度最佳,晶体相为固溶铬的面心立方AlN;涂层的摩擦磨损性能不仅与涂层的表面粗糙度相关,还与涂层非晶相中铝元素的含量以及涂层的内应力大小密切相关;界面过渡层制备工艺相同时,基体偏压对涂层和基体之间的界面结合性能影响较小。     

锆合金表面多弧离子镀-激光微熔复合技术制备NiCr涂层的研究

目前，锆合金表面制备涂层是保证核电设备安全运行的有效手段之一。为了提高锆合金的综合性能，采用多弧离子镀（MAIP）-激光微熔复合技术在锆合金表面制备NiCr涂层，研究激光微熔过程中激光功率对涂层表面形貌和性能的影响。结果表明：利用多弧离子镀技术对锆合金表面镀膜，经激光微熔后，锆合金表面涂层由机械结合向冶金结合转变；提高了涂层与基材的结合强度。随着激光功率的增大，锆合金表面涂层的冶金结合区越大，激光微熔后的锆合金表面涂层硬度增大。     

乙炔流量对多弧离子镀CrCN涂层显微组织和性能的影响

使用多弧离子镀技术在不同乙炔流量(75,125,200,400mL·min~(-1))下在SKD11模具钢表面制备了CrCN涂层,研究了乙炔流量对涂层显微组织、硬度、结合性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着乙炔流量的增加,CrCN涂层的表面粗糙度和厚度先增后降,硬度和结合力均呈现下降的趋势;当乙炔流量较低时,CrCN涂层有良好的排磨屑能力;当乙炔流量增加至400mL·min~(-1)时,涂层出现层状裂纹;涂层的磨损机制为轻微的磨粒磨损和黏着磨损。     

多弧离子镀技术在钟表行业的应用

本文对多弧离子镀技术的原理与工艺作了简述,结合钟表生产实际,研究了TiN薄膜的性能。通过多种测试实例,分析了影响膜层质量的因素,显示了多弧离子镀技术在装饰膜方面有很好的发展前景。     

多弧离子镀TiN涂层技术在冷冲模具上的应用

利用多弧离子镀技术在Ｃｖ１２ＭＯＶ钢制冷冲模具表面镀４－６０μｍ致密的ＴｉＮ超硬膜。可提高模具寿命１０倍以上。大大减少了模具表面的粘着磨损，使模具耐性能显著提高。     

N2流量对多弧离子镀ZrTiN涂层性能的影响

采用离子束轰击辅助多弧离子镀法,在硬质合金YT15刀片上沉积ZrTiN涂层.研究了沉积过程中不同N2流量对ZrTiN涂层性能的影响,结果表明:当N2流量为140 mL/min时,涂层表面熔滴、缺陷较少,表面平整,粗糙度值最小.在该N2流量下,由于真空室内各种粒子结合率较高,沉积速率适中,涂层生长致密,其硬度和结合力的综合性能最佳,另外当N2流量为120 mL/min时,涂层沉积速率最快达到24.6 nm/min.     

刀具表面超晶格TiN／AIN纳米多层膜的制备和研究

采用脉冲多弧离子镀技术制备TiN／AIN纳米多层膜，随着调制周期的减小，稳定态六方AIN相逐渐转变成亚稳态立方AIN相，形成以TiN／AIN超晶格结构为主的超硬薄膜。与标准图谱的对比可知，TiN／AIN超晶格是AIN在模板立方TiN材料的影响下，在TiN层上以亚稳态相立方结构外延生长所形成。试验表明TiN／AIN薄膜具有良好的耐腐蚀性能以及使用寿命。     

刀具表面超晶格TiN/AlN纳米多层膜的制备和研究

采用脉冲多弧离子镀技术制备TiN/AlN纳米多层膜,随着调制周期的减小,稳定态六方AlN相逐渐转变成亚稳态立方AlN相,形成以TiN/AlN超晶格结构为主的超硬薄膜。与标准图谱的对比可知,TiN/AlN超晶格是AlN在模板立方TiN材料的影响下,在TiN层上以亚稳态相立方结构外延生长所形成。试验表明TiN/AlN薄膜具有良好的耐腐蚀性能以及使用寿命。     

H13钢离子氮化前后表面沉积CrAlN薄膜的耐氯离子腐蚀性能

在离子氮化前后的H13钢表面沉积了CrAlN薄膜,研究了其在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的耐腐蚀性,并用场发射扫描电镜观察了薄膜腐蚀前后的表面形貌。结果表明:H13钢基体表面沉积CrAlN薄膜后的耐腐蚀性能显著提高;经离子氮化和表面沉积CrAlN薄膜复合处理后,耐腐蚀性进一步提高,试验后表面没有出现明显的腐蚀坑及膜层脱落。     

TiN/Ti涂层在波箔轴承中的摩擦磨损性能

采用真空离子镀的方法在304不锈钢基体上喷涂厚度为3μm的TiN/Ti薄层,利用硬度计、三维形貌仪、划痕试验仪对涂层基本力学性能进行分析,通过球盘试验机分析涂层试样的摩擦磨损性能,根据波箔轴承性能测试实验台的测试结果:研究TiN/Ti涂层对基体表面耐磨减摩性能的影响。研究结果表明:TiN涂层硬度可达HV1 500,是基材硬度的5.5倍;TiN/Ti涂层平均摩擦因数为0.23,相对不锈钢304基材的平均摩擦因数0.71,降低了68%,磨损量也仅为基材的18.75%;GCr15与PTFE对磨的最大摩擦力矩可达2.4 N·mm,而TiN/Ti与PTFE对磨的最大摩擦力矩仅为1 N·mm,仅为GCr15的41.7%。TiN/Ti涂层表现出了优异的承载能力和耐磨减摩性能。     

304不锈钢表面离散圆形凹坑液相辅助激光制备及摩擦性能

为改善304不锈钢耐磨性及润湿性，在空气与液相2种介质下使用激光加工技术在304不锈钢表面制备离散型圆形凹坑织构。借助白光干涉仪、扫描电子显微镜及能谱、接触角测量仪对织构试样表面形貌、元素含量及润湿性进行了表征，并通过摩擦磨损试验考察了织构试样在干摩擦和油润滑下的摩擦学性能。结果表明：空气介质下激光加工增强了试样表面疏水性能，接触角为123.3°；液相辅助激光加工增强了试样表面润湿性，接触角为29.3°；液相辅助激光加工表面的微凹坑分布更加均匀，无明显的氧化及熔融物重铸现象，这是因为液相在激光加工时对试样起到了冷却及保护作用；液相辅助激光加工表面织构在2种摩擦工况下的摩擦因数均最小，且磨损有一定改善。液相辅助激光制备的织构表面较为均匀、无较大的微凸峰，且具有较好的润湿性能，有利于润滑油的存储及铺展，进而改善了界面摩擦行为。     

NAK80模具钢表面激光熔覆钴基合金涂层的组织和摩擦磨损性能

采用激光熔覆方法在NAK80模具钢表面制备钴基合金熔覆层,用扫描电镜、X射线衍射仪分析了熔覆层的显微组织,通过干滑动摩擦试验研究了熔覆层的摩擦磨损性能,分析了其磨损机制,并用三维表面形貌仪观察磨损试样的表面形貌。结果表明:熔覆层的主要组成相为Cr23C6、Co3Mo2Si、MoC、FeCr和γ-Co;熔覆层由涂层与基体界面处的平面晶区、涂层中部的胞状树枝晶区和表层的网状等轴晶粒区组成;经激光熔覆处理后的NAK80模具钢表面硬度和耐磨性得到了显著改善,与NAK80模具钢相比,熔覆层表面的平均摩擦因数降低了约34%,比磨损率下降了约91.3%;熔覆层的磨损机制为粘着磨损和轻微的显微切削。     

钛合金微弧氧化羟基磷灰石生物活性涂层的摩擦磨损性能研究

采用微弧氧化技术,在钛合金表面原位合成含有羟基磷灰石的生物活性陶瓷涂层,研究了陶瓷涂层的摩擦磨损性能,得出了不同磨损时间和不同微弧氧化电流密度对陶瓷涂层耐磨性的影响规律。结果表明,含有羟基磷灰石的陶瓷涂层,其摩擦因数随摩擦磨损时间的增加而先增大后减小,其耐磨性随微弧氧化电流密度的增加而先减小后增大。     

模具钢H13熔盐Cr－RE共渗的组织结构与耐磨性能研究

研究模具钢Ｈ１３熔盐Ｃｒ—ＲＥ共渗对表面显微组织特征及其性能的影响，渗剂中加入适量稀土可使渗速提高２０％～５０％，Ｃｒ－ＲＥ共渗优于单一渗Ｃｒ，可明显提高模具表面硬度、抗氧化能力和耐磨性能。     

稀土Y对H13钢表面TiN薄膜高温摩擦磨损性能的影响

利用离子镀技术,在H13钢基体上制备了TiN薄膜,并且添加稀土元素Y作为过渡层处理,进行TiN系列薄膜高温摩擦磨损性能的对比试验。结果表明,采取适当的镀膜工艺添加稀土元素Y后,TiN薄膜处理的试样的摩擦因数由0.163减小到0.129,磨损率也由0.88‰降低到0.09‰。试样表面的磨损形貌分析结果表明,TiN薄膜处理的试样表面有大片的粘着磨损破裂区和由磨粒磨损引起的较深犁沟;TiYN薄膜处理的试样则保持了较平顺的磨损表面,没有明显的粘着磨损破裂区和磨粒磨损形成的犁沟。稀土元素Y的加入,进一步改善了TiN薄膜的高温摩擦磨损性能,提高了H13热作模具的抗磨减摩效果。