金属陶瓷多弧离子镀TiN/TiAlN涂层的结构与性能

采用多弧离子镀技术在Ti(C,N)基金属陶瓷基体上沉积了TiN/TiAlN涂层,通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、原子力显微镜等分析技术对其显微组织、成分、相结构、粗糙度及涂层与基体间的结合强度进行了分析.结果表明,多弧离子镀TiN/TiAlN涂层后试样的表面为金黄色,涂层光滑平整,其均方根粗糙度为20.6 nm,显微硬度达到2808 HK.TiN相和TiAlN相均存在强烈的(111)择优取向.Al的含量从涂层内部到表面逐渐增大,呈现梯度分布特征.TiN/TiAlN涂层与金属陶瓷之间的结合强度高达57.52 N.     

TiN/TiAlN涂层金属陶瓷的摩擦学性能研究

采用多弧离子镀技术在Ti(C,N)基金属陶瓷基体上沉积了TiN/TiAlN多层涂层,通过对不同速度、载荷下的微量摩擦磨损试验前后涂层金属陶瓷的显微形貌、组织、成分、相结构及粗糙度的观察分析,研究了涂层金属陶瓷的摩擦学性能.结果表明,TiN/TiAlN涂层金属陶瓷的平均摩擦系数均低于金属陶瓷基体本身的平均摩擦系数;在相同载荷下,滑动速度较低时,涂层金属陶瓷磨损表面粘着严重,有GCr15掉下的大块粘着物,随着滑动速度的增大,由严重粘着对磨偶件材料向少量粘着变化,其平均摩擦系数增大.在相同的滑动速度下,载荷较大时,TiN/TiAlN涂层金属陶瓷的平均摩擦系数较大.TiN/TiAlN涂层金属陶瓷的磨损机制主要是粘着磨损和磨粒磨损.     

多弧离子镀TiN涂层工艺及相结合

探讨了多弧离子镀技术中预轰击时间,氮分压和靶电流等对高速钢ＴｉＮ涂层的影响,结果表明,在不同的工艺条件下,ＴｉＮ涂层的相结构组成基本相同,但相对量不一样。当氮分压降低时或当预轰击时间延长时,涂层的硬度增大,耐磨性能改善。当靶电流减小时,涂层的硬度和耐磨性能降低。     

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。     

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.     

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。     

多弧离子镀TiN涂层工艺及相结构

探讨了多弧离子镀技术中预轰击时间、氮分压和靶电流等对高速钢ＴｉＮ涂层的影响。结果表明,在不同的工艺条件下,ＴｉＮ涂层的相结构组成基本相同,但相对量不一样。当氮分压降低时或当预轰击时间延长时,涂层的硬度增大,耐磨性能改善。当靶电流减小时,涂层的硬度和耐磨性能降低。     

多弧离子镀TiAlSiN梯度涂层制备及切削性能

针对含Si超硬涂层与基体结合强度不足,切削过程中涂层易发生剥落从而导致涂层刀具切削性能低的问题,采用离子源增强的多弧离子镀技术在硬质合金刀具上制备了不同含Si层梯度结构的TiAlSiN梯度涂层。利用XRD、SEM、OM以及切削试验探讨不同含Si层梯度结构对涂层物相、表面形貌、膜基结合强度、摩擦磨损以及切削性能的影响。结果显示：不同含Si层梯度结构的TiAlSiN涂层主要由固溶的（Ti,Al） N和（Al,Ti） N相组成。其中,低Si直接过渡的TiAlSiN涂层（S3）呈现出较高的硬度、良好的膜基结合力、较低的涂层残余应力和摩擦因数。铣削结果显示,涂层刀具的切削磨损机理主要表现为粘着磨损。当切削速度为80 m/min时,低Si过渡涂层（S3涂层）表现出更高的切削长度（925 m）,显著高于S1涂层的525 m;当切削速度由80 m/min增加至110 m/min时,S3涂层切削长度增加到1650 m。对含Si刀具涂层进行梯度设计,可有效提高涂层的膜-基结合强度和涂层刀具的切削性能。     

TiN/TiAlN涂层Ti(C,N)基金属陶瓷刀具的切削性能

采用多弧离子镀技术在Ti(C,N)基金属陶瓷基体上沉积了TiN/TiAlN多层涂层,通过扫描电镜、涂层附着力自动划痕仪对其显微组织形貌和涂层的结合强度进行了分析,并对涂层和未涂层金属陶瓷铣刀以及硬质合金铣刀进行了切削0Cr18Ni9钢的试验.结果表明,多弧离子镀TiN/TiAlN涂层均匀,TiN/TiAlN多层涂层与金属陶瓷之间的结合强度高达57.52 N.TiN/TiAlN涂层金属陶瓷的切削性能明显优于未涂层金属陶瓷和硬质合会YW2,其平均寿命为硬质合金刀具的2倍.TiN/TiAlN涂层金属陶瓷刀具的失效形式主要是磨损和崩刃,没有涂层剥落现象,TiN/TiAlN涂层与基体的结合强度很好.未涂层金属陶瓷刀具的磨损形式主要是磨损和粘着.     

多弧离子镀TiN低温涂层的研究

研究了在多弧离子镀设备中，在低温（３５０℃以下）沉积的ＴｉＮ涂层的特点，性能及应用。经Ｘ射线衍射分析和扫描观察电子探针等测定，低温ＴｉＮ涂层具有单相ＴｉＮ结构，涂层表面有粒度大小不一的颗粒，断口呈细密纤维形貌。低温ＴｉＮ涂层有良好的耐磨性和使用性能。     

Ti-Al-Si-N多层梯度涂层的微观结构及力学性能研究

目的 分析Ti-Al-Si-N多层梯度涂层微观结构特征和力学性能,得到涂层强化机制.方法 采用阴极电弧离子镀镀膜工艺,使用4个靶材交替沉积的方式,分别在高速钢和Si基底上制备Ti-Al-Si-N多层梯度涂层.采用X射线衍射仪(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)和纳米压痕仪对Ti-Al-Si-N多层梯度涂层晶相组织、...     

TiN涂层的微观组织结构及力学性能分析

借助XRD、纳米压痕、SEM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、(Ti,Al)N单层和TiN/(Ti,Al)N多层涂层的组织结构和力学性能。研究表明:面心立方结构的TiN涂层晶粒形貌为典型的喇叭口结构,沿(200)、(111)择优生长;TiN涂层的硬度为24.6GPa;与硬质合金基体的结合强度约为62N。     

基体负偏压对TiAlN/TiN膜层组织成分及硬度的影响

采用多弧离子镀技术在40Cr基体上制备TiAlN/TiN复合膜层;利用金相显微镜、扫描电子显微镜和显微硬度仪研究基体负偏压对膜层硬度的影响.结果表明:基体负偏压对膜层性能有显著影响,过高或过低的基体偏压会使得膜层表面不平整,表面显微硬度降低.基体负偏压越高,膜层中Ti、Al原子的含量就越低.     

功能梯度金属陶瓷的制备与性能

采用熔渗/氮化复合处理技术对TiC-TiN基、WC基金属陶瓷进行了高温高压熔渗/氮化处理,通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射等分析技术对其显微组织、成分及结构进行了分析.结果表明：经过高温高压熔渗/氮化处理,WC-Co金属陶瓷未形成梯度结构;WC-TiC-Co金属陶瓷表面形成了TiN,但是从材料表面向内部的成分过渡存在明显的界面;TiC-TiN基金属陶瓷由表面到心部形成了梯度结构,其硬度自表面向心部呈现高-低-高的变化趋势, 该金属陶瓷表面主要形成了Ti（C0.3N0.7）.     

钛合金表面电弧离子镀TiAIN涂层的组织与性能

运用电弧离子镀技术,采用独立Ti、Al靶材,在TC4钛合金表面制备了厚度为6.5μm的TiAlN涂层,利用SEM、EDS对涂层微观组织进行了分析,并测试了涂层的力学性能和摩擦学性能.结果表明:涂层表面存在粒子撞击时产生的凹坑和液滴碰撞表面而铺平、凝固形成的层片状组织,镀膜后,试样表面粗糙度升高.涂层表面Ti、Al原子比为0.93∶1,表面显微硬度达到23000MPa.试样的磨损试验说明:脱落的涂层微粒对涂层产生划伤,是涂层破坏的主要形式;涂层抗磨损能力提高了13倍.     

TiN/TiCN/Al2O3/TiN与TiN/TiCN/Al2O3/TiCNO多层涂层的组织性能比较

目的对比TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN和TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO两种多层涂层的组织性能。方法采用化学气相沉积(CVD)技术在硬质合金基体上沉积TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN和TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO两种多层涂层。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析涂层的物相和组织形貌,采用纳米力学测试系统测试涂层顶层的硬度和弹性模量,利用显微维氏硬度计和划痕仪分别测量涂层的显微硬度和结合强度,利用往复式多功能摩擦磨损试验机研究涂层的摩擦磨损性能。结果顶层TiN晶粒为柱状晶,顶层TiCNO晶粒呈细针状。与顶层TiN相比,顶层TiCNO硬度更大,抗塑性变形能力更强。与以TiN为顶层的多层涂层相比,以TiCNO为顶层的多层涂层表面粗糙度、摩擦系数较大,结合强度较低。当磨损只发生在顶层时,耐磨性取决于顶层涂层的性能,TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN的磨损体积和磨损率为TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO的1.2倍。当磨损进行到顶层与Al_2O_3层界面时,结合强度对耐磨性也有重要影响,TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN的磨损体积和磨损率是TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO的82%。结论与TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN相比,TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO的顶层TiCNO硬度较大,抗塑性变形能力强,其顶层耐磨性较好。改善TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO多层涂层表面粗糙度和结合强度将进一步提高该涂层的摩擦磨损性能。     

多界面CrN/CrAlN涂层在海水环境中的腐蚀磨损性能研究

目的 通过多界面结构CrN/CrAlN涂层来提高316不锈钢在海水中的耐腐蚀磨损性能.方法 采用多弧离子镀技术在316不锈钢基底表面制备CrAlN单层和CrN/CrAlN多层涂层.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等设备表征涂层的微观结构和相组成;借助纳米压痕仪及划痕仪分别测...     

AZ91D镁合金表面激光熔覆Al-TiC涂层组织和性能的研究

目的研究Al-TiC涂层组织和性能的特性,以提高镁合金涂层的硬度和耐蚀性能。方法采用Nd:YAG固体激光器,在AZ91D镁合金表面通过激光熔覆制备Al-TiC涂层,采用光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、电化学工作站,对熔覆层的组织形貌、物相结构、显微硬度和耐蚀性能进行测定和分析。结果 Al-TiC涂层的主要组成相有AlTi_3(C,N)_(0.6),Al_3Mg_2,Mg_2Al_3,Al和TiC等。激光熔覆层的厚度约为0.35 mm,表面成型良好,结合层晶粒细小,熔覆层与镁合金基体之间结合良好,呈大波浪形。熔覆层试样的平均显微硬度为224HV,约为基体显微硬度(62HV)的4倍,由此表明熔覆层对镁合金硬度有明显的增强作用。镁合金基体的自腐蚀电位为-1.475 V,自腐蚀电流密度为7.556×10~(–5) A/cm~2,熔覆层试样的自腐蚀电位为-1.138V,自腐蚀电流密度为4.828×10~(–5) A/cm~2,与镁合金基体相比,熔覆层的腐蚀电位值增加,腐蚀电流密度值变小,熔覆层的耐蚀性能得到提高。结论采用激光熔覆技术,能够在AZ91D镁合金基体表面制备Al-TiC涂层,由于硬质相AlTi_3(C,N)_(0.6),Al_3Mg_2,Mg_2Al_3,TiC等的存在,熔覆层的显微硬度和耐蚀性能显著提高。