多弧离子镀制备TiN／Cu纳米复合超硬膜的工艺研究

采用多弧离子镀制备了TiN/Cu纳米复合膜,通过设计Cu靶的开启方案对涂层进行成分调节,运用正交试验找出了影响膜层硬度的主次因素,并对膜层的成分、结构和性能进行了研究.结果表明,N2分压和Cu元素的加入是影响膜层硬度的主要因素;Cu的加入抑制了TiN晶粒的生长,且随着Cu含量的增加,TiN晶粒逐渐变小,并由柱状晶转变为等轴纳米晶;当Cu含量达到1.4at%时,制备的纳米复合膜具有47.4 GPa的超高硬度.     

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。     

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。     

多弧离子镀TiN/Cu纳米复合多层膜致硬机理的探讨

采用多弧离子镀技术制备单一的TiN薄膜和TiN/Cu纳米复合多层膜,研究了复合膜的硬度变化及相组成.初步探讨了TiN/Cu纳米复合多层膜的致硬机理.实验结果表明,Cu元素的掺人阻碍了TiN的生长,使复合膜硬度有了显著提高,制得硬度高达51GPa的TiN/Cu复合多层膜,其TiN以(111)和(200)两个晶面择优生长,且衍射峰强度极为接近,(200)面略高于(111)面.     

多弧离子镀制备TiSiN涂层的结构及其摩擦学行为

为了研究Si含量对TiSiN涂层性能的影响,采用多弧离子镀技术在Ti6Al4V表面制备了不同Si含量(质量分数)的TiSiN涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)纳米压痕仪、摩擦磨损试验机表征其表面形貌、成分,力学性能及摩擦学性能。结果表明:随着靶材中Si含量的增加,涂层硬度从35GPa增加到42GPa。在TiSiN涂层中Si元素主要以Si3N4非晶态存在,形成了非晶Si3N4包裹TiN纳米晶结构。当靶材中Si含量为8%时,涂层在海水中的磨损率约为2.1×10-6 mm3/(N·m),此时涂层的摩擦性能最好。     

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20．6nm，显微硬度达到2808HK。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57．52N。     

低转速下多弧离子镀制备的Mo-Ti-Al-N超晶格硬质涂层的微结构及背散射谱分析

目的研究低基片转速对纳米多层膜微结构和性能的影响。方法采用阴极多弧离子镀技术在单晶硅基片上沉积制备了MoTiAlN/MoN/Mo纳米复合结构涂层,借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、背散射谱(RBS)和纳米硬度计,分别对样品的物相、形貌、组分和硬度进行表征分析。结果 XRD显示不同转速下制备的涂层的物相结构主要为六角密排结构的Mo N和面心立方(Ti,Al)N,较高基片转速下涂层的结晶性较好。SEM和TEM图像证实,2 r/min基片转速下的目标涂层具有平均调制周期26 nm的Ti AlN/MoN超晶格结构,总厚度为1.15μm,且界面清晰。纳米显微硬度测试表明,低基片转速下,涂层硬度和杨氏模量分别达到(30±2)GPa和(500±30)GPa。结论不同能量的~7Li~(2+)离子卢瑟福背散射谱结合SIMNRA拟合程序,可定量评估该超晶格结构涂层的原子百分比、每个子层的物理厚度及调制周期,这为纳米多层膜的微结构表征提供了一种有效的分析手段。     

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。     

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.     

电弧离子镀制备 TiSiN 纳米复合涂层

目的在SiH4气氛下制备Si掺杂的TiSiN纳米复合涂层,为SiH4用于工业化TiSiN涂层生产提供依据。方法采用电弧离子镀技术,在SiH4气氛下,于单晶硅和硬质合金衬底上制备Si掺杂的TiSiN纳米复合涂层,研究SiH4流量对TiSiN涂层化学组分、微观结构、硬度和耐磨性能的影响。结果 SiH4流量对TiSiN纳米复合涂层的微观结构、硬度及摩擦系数的影响明显。随着SiH4流量的增加,TiSiN涂层由柱状晶生长的晶体结构逐渐转变为纳米晶镶嵌于非晶基体的复合结构。Si在涂层中以Si3N4非晶相存在,随着涂层中Si含量逐渐增加,TiN晶粒尺寸逐渐减小,Si3N4起到细化晶粒的作用。在42 m L/min的SiH4流量下,涂层硬度高达4100HV0.025。在对磨材料为硬质合金的条件下,TiSiN涂层摩擦系数小于0.6。结论 SiH4气氛下可以制备出Ti N纳米晶镶嵌于Si3N4非晶相结构的TiSiN纳米复合涂层,涂层的显微硬度较高。SiH4可以作为Si源用于TiSiN纳米复合涂层的工业化生产。     

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。     

电刷镀纳米颗粒复合镀层的组织与沉积过程

采用电刷镀技术制得了纳米复合镀层,并用SEM和TEM对其表面形貌、断面组织和微观结构进行了表征,探讨了镀层的生长过程.结果表明,纳米复合镀层表面形貌比较细腻平整,断面组织细小,纳米颗粒均匀弥散分布在基质金属中且结合紧密.镀层的沉积过程可分为三个阶段:均匀生长阶段,微凸体形成阶段和树枝状晶形成阶段.     

离子渗氮对多弧离子镀CrN涂层摩擦学性能的影响

目的 采用离子渗氮技术强化40Cr钢基体,以提高大载荷条件下基体表面CrN涂层的耐磨性能。方法 首先采用离子渗氮技术强化40Cr钢基体,再采用多弧离子镀在强化后的基体表面上沉积硬质CrN涂层。采用金相显微镜和扫描电镜观察分析基体和涂层的微观形貌,采用划痕试验测试涂层与基体的结合力,采用维氏硬度表征涂层及基体不同深度的硬度,通过大载荷摩擦磨损试验研究基体强化对涂层耐磨性的影响。结果 经离子渗氮后,40Cr钢基体的表面硬度由380HV提高至879HV,渗层深度达到0.30 mm;多弧离子镀CrN涂层的表面硬度为2 380HV,厚度为33 μm,涂层的结合力达到37.79 N。摩擦磨损试验结果表明,40Cr钢基体的平均摩擦因数为0.92,磨损量为43.1 mg,磨痕宽度和深度分别为1 805、224 μm;经离子渗氮后40Cr钢基体的平均摩擦因数为0.68,磨损量为28.4 mg,磨痕的宽度和深度分别为1 260、156 μm;未强化基体表面CrN涂层的平均摩擦因数为0.55,磨损量为19.4 mg,磨痕的宽度和深度分别为884、89 μm,在摩擦磨损试验中出现了涂层剥落失效现象;经强化后基体表面CrN涂层的平均摩擦因数为0.42,磨损量为2.6 mg,磨痕的宽度和深度分别为328、16 μm,未出现涂层剥落现象。结论 采用离子渗氮强化基体的方法,使基体、渗氮层、CrN涂层形成了硬度梯度,提高了多弧离子镀CrN涂层的耐磨性能,避免在大载荷条件下出现因基体变形引起的涂层脱落失效。     

离子渗氮与多弧离子镀复合涂层制备工艺的优化

采用离子渗氮与多弧离子镀工艺相结合的复合处理方法,对齿轮材料复合处理的工艺进行研究与优化.实验证明,采用离子渗氮与多弧离子镀复合工艺,可以使过渡层与陶瓷涂层之间具有高的结合力,为Ti1-xAlxN陶瓷膜层在工业中更广泛的应用提供了可能.     

电刷镀纳米复合镀层的接触疲劳性能研究

利用电刷镀技术制得了镍包覆n-Al2O3粒子的复合镀层.研究了镀层硬度与镀液中粒子含量的关系,并测试了纳米复合镀层的接触疲劳性能.结果表明,镀层的硬度随镀液中粒子含量的增加而增加,到30 g/L时达到最大,随后降低;镀层的接触疲劳寿命较高,能达到1 000 000次.     

多弧离子镀制备TiAlCN和TiAlN涂层的结构和摩擦磨损性能

目的 对比研究TiAlCN和TiAlN涂层的结构、塑韧性、结合力和摩擦磨损性能.方法 采用多弧离子镀技术制备了TiAlCN和TiAlN涂层.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)研究了涂层的微观形貌、元素和物相组成.通过纳米压痕、纳米划痕、划痕测试仪和摩擦磨损实验研究了涂层的硬度、...     

多弧离子镀Al涂层对310不锈钢在熔融碳酸盐中的腐蚀的影响

采用多弧离子镀技术在310不锈钢表面制备Al涂层并经高温扩散退火,在合金表面形成铝化物涂层.采用电化学阻抗谱技术研究其在650℃熔融碳酸盐中的腐蚀行为.结果表明,310不锈钢的腐蚀电化学阻抗谱由双容抗弧组成,随着时间的延长,在低频端出现传质控制的特征.而涂层的腐蚀电化学阻抗谱仍由双容抗弧组成,但阻抗值明显增加.铝涂层的优异抗腐蚀性能是由于在表面形成了连续的保护性LiAlO_2(Al_2O_3)膜.