HiPIMS制备Cr/CrCN多层涂层的结构及耐腐蚀性能研究

PVD方法沉积的Cr涂层因耐腐蚀性能较差而难以大规模应用,利用复合多层膜层结构设计能打断贯穿性柱状晶生长,减小孔隙率,提高PVD沉积Cr涂层的耐蚀性。采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)耦合同步脉冲偏压技术,在316L不锈钢基体表面沉积Cr/CrCN多层涂层。利用SEM、XRD、EDS和Raman表征了涂层的形貌、组成与组织结构,采用电化学测试、酸性盐雾测试研究了4种不同甲烷流量下(5,15,25,35 sccm)制备的Cr/CrCN多层涂层的耐腐蚀性能。结果表明:引入CrCN中间层有效打断了柱状晶的贯穿性生长,涂层表现出致密平整的表面形貌;4种Cr/CrCN多层涂层均对基体具有较好的保护作用,涂层改性样品相比基体的腐蚀电流密度下降;酸性盐雾腐蚀48 h后,通入甲烷流量为25 sccm的多层涂层表面未出现明显的孔蚀现象,表现出最优异的耐腐蚀性能。HiPIMS制备Cr/CrCN多层涂层能够有效提高316L不锈钢的耐腐蚀性能,可为PVD镀Cr涂层的耐蚀性能优化设计和工业化应用提供参考。

沉积温度对AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层的影响

为了优化AlTiN和AlTiSiN的沉积温度,兼顾2种涂层的性能,采用电弧离子镀膜技术,在不同沉积温度下,制备一系列AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层,并采用SEM、XRD、EDS、纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验机和轮廓仪等仪器对复合涂层的微观结构、力学性能以及摩擦学性能进行表征和测试,探究沉积温度对AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层的影响.结果表明:(1)随着沉积温度升高,多层复合涂层的表面质量逐渐改善,组织结构更加致密;(2)随着沉积温度升高,涂层的纳米硬度和膜基结合强度先增大后减小,摩擦系数和磨损率先减小后增大;(3)当沉积温度为430℃时,涂层综合性能最好,硬度为30.9GPa,临界载荷为89N,摩擦系数为0.72,磨损率为7.1×10^(-3)μm^(3)/(N·μm).

调制比对AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层结构的影响及涂层刀具的切削性能

为解决硬质合金刀具切削淬硬钢时面临易磨损、寿命短的难题,在刀具表面涂覆硬度高、耐磨损的防护涂层是一种经济实用的方法。利用高功率脉冲磁控溅射与脉冲直流磁控溅射复合技术制备了不同调制比的AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层,利用扫描电镜、纳米压痕仪、白光干涉仪等对多层膜的微观结构、力学性能以及涂层刀具的切削性能进行表征和分析。研究表明,当调制比为3∶1时,多层膜择优生长取向由(111)晶面转为(200)晶面,多层膜的表面致密度得到改善,层状结构明显,晶粒得到细化。此时,涂层硬度达25.7 GPa,临界载荷为79.6 N,耐磨性最强,磨损率为0.74×10^(-6)mm^(3)/(N·m),摩擦系数最低约0.45。将后刀面磨损带宽度0.3 mm作为磨钝标准,干切削淬火C1045中碳钢,AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层刀具的寿命比AlCrSiN涂层刀具寿命提高1.2倍,比无涂层刀具寿命提高3.2倍。切削过程中多层复合涂层内部分Mo元素被氧化成层状MoO3,起到润滑作用,有效降低了切削力和摩擦产生的切削热,延长了刀具使用寿命。无涂层刀具、AlCrSiN涂层刀具、AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层刀具连续切削25 min后,切屑颜色越来越浅,切削温度越来越低。经观察与计算,AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层刀具所产生的切屑锯齿化程度最高,约为0.36,易于自动断屑,更有利于切削的持续进行。

CN_x/TiN多层复合涂层抗水蚀性能的研究

采用多弧-磁控溅射镀膜机在不锈钢2Cr13衬底上沉积CNx/TiN多层复合涂层。利用光电子能谱仪(XPS)和透射电子衍射(TED)对涂层的组成和结构进行分析。利用自行研制的高压水蚀试验装置对不锈钢、高铬铸铁、司太立合金以及CNx/TiN多层复合涂层的抗水蚀性能进行对比试验,最后对涂层的水蚀失效机理进行了探讨。试验结果表明:CNx/TiN多层复合涂层具有较高的硬度、附着力、抗热冲击性能以及优异的抗水蚀性能,是一种优良的汽轮机末级叶片抗水蚀用涂层。

刀具涂层的研究进展

刀具涂层材料在机械切削和打磨过程中至关重要,其可以提高刀具的寿命、减少摩擦和磨损,从而提高生产效率和加工质量。文章总结了几种类型涂层的研究现状,阐述了多种元素的应用对刀具涂层种类的影响,分析了各类涂层性能的优缺点,并讨论了刀具涂层中非金属元素的应用、抗氧化涂层、纳米复合多层涂层、纳米成分梯度涂层的优势和研究现状。未来刀具涂层将更加多样化、高性能化,为刀具提供更好的性能,从而提高刀具的使用效率和寿命。

多元多层复合涂层刀具切削温度的测量

切削过程中产生的切削热直接影响刀具的磨损和耐用度 ,并影响工件的加工精度和表面质量 切削温度的测量是研究切削热和金属切削过程的重要试验技术 ,也是研究切削液冷却性能的重要试验手段 本文对五种刀具 (4层以上涂层 )

AlCrSiN/AlCrN/AlCrON/AlCrN多层复合涂层的研究

目的解决硬质合金刀具高速干切削难加工材料面临效率低、寿命短的难题,提升刀具涂层的耐热能力,在AlCrSiN涂层中周期性植入AlCrON热屏障层,并在其两侧沉积AlCrN层进行包夹,改善含氧层的韧性,既能保持涂层刀具较高的强度,又能改善其耐热能力。方法采用全自动电弧离子镀膜机,研制具有不同调制周期的AlCrSiN/AlCrN/AlCrON/AlCrN多层复合涂层,分别利用划痕仪和纳米压痕仪测试多层复合涂层的力学性能,采用摩擦磨损试验机测试涂层的摩擦学性能,使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)分析多层复合涂层的表面形貌、物相组成和化学成分。选用最佳调制周期工艺在硬质合金立铣刀表面沉积多层复合涂层,并与AlTiN涂层铣刀进行切削性能对比。结果当涂层调制周期为300nm时,涂层表面光滑致密,内部无明显的柱状晶粒,此时涂层的力学性能最佳,且摩擦系数和磨损率也最低。AlCrN涂层的包裹有效改善了AlCrON涂层的韧性和硬度,且随着调制周期的改变,涂层的力学性能和微观结构也随之变化。结论针对淬硬钢干切削,与AlTiN涂层铣刀相比,AlCrSiN/AlCrN/AlCrON/AlCrN多层复合涂层刀具的切削温度更低,使用寿命更长。

超细硬质合金WC-6%Co-6%(W,Ti,Ta)C表面TiCN-Al_2O_3-TiN多层复合涂层性能分析

采用自主研发的超细硬质合金WC-6%Co-6%(W,Ti,Ta)C,利用化学涂层方法制备了TiCN-Al2O3-TiN多层复合涂层。利用X射线衍射仪、扫描电镜、自动划痕仪和显微硬度计对涂层进行了结构分析和性能检测。结果表明,整个涂层组织由3层组成,与基体结合层为TiCN,次外层为Al2O3,最外层为TiN,制得的Al2O3涂层主要为κ-Al2O3晶型,κ-Al2O3晶型有利于细化晶粒,多层复合涂层剥落的形式不仅使涂层和基体间会出现分离,涂层和涂层间也会出现分离,Al2O3涂层会降低涂层与基体之间的结合强度,涂层的平均结合力为69N,平均表面显微硬度为2 225HV。

数控刀具CVD涂层中涂层成分及结构的表征

以通用的数控机床用涂层刀片CNMG120408为例,介绍了利用外观、X射线衍射、扫描电镜及金相分析等手段来表征数控刀具CVD涂层中涂层成分及结构的方法,并对各涂层成分的特点进行了分析。

高性能超硬涂层刀具的应用

采用最新表面改性技术——金属离子注入和多元多层复合涂层技术,在高速钢钻头和丝锥上进行高性能超硬涂层,同时简述涂层刀具的切削试验过程及生产应用效果,并指出了影响涂层刀具切削性能的因素。

水热温度对SiC–C/C复合材料表面水热电泳沉积SiCn–MoSi2复合抗氧化涂层的影响

采用水热电泳沉积法在SiC–C/C复合材料表面制备了纳米碳化硅和二硅化钼的复相(SiCn–MoSi2)抗氧化涂层。采用X射线衍射和扫描电子显微镜等对制备涂层的晶相组成、表面及断面微观结构进行了表征。研究了水热温度对制备涂层的结构及高温抗氧化性能的影响,分析了涂层在1 600℃静态氧化行为及失效机理。结果表明:外涂层主要由MoSi2和β-SiC晶相组成。复相外涂层的致密程度、厚度及抗氧化性能随着水热温度的升高而提高。SiCn–MoSi2/SiC复合涂层具有较好的抗氧化和抗热震能力,在1 600℃氧化80 h后氧化质量损失为3.6×10–3 g/cm2。复合涂层在1 600℃的氧化失效主要是由于经过长时间氧化后SiO2玻璃膜层不能及时有效填补涂层中的缺陷,涂层中出现贯穿性的裂纹和孔洞导致的。

调制周期对AlCrSiN/AlCrMoSiN多层膜微结构和性能的影响

目的通过优化AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层的调制周期,提升涂层的力学性能和摩擦学性能。方法采用高功率脉冲磁控溅射与脉冲直流磁控溅射复合技术,固定调制比为5∶1,制备具有不同调制周期的AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层。利用XRD和SEM分析涂层物相组成,观察其微观形貌;借助纳米压痕仪、划痕仪、高温摩擦试验机及轮廓仪测试涂层的硬度、弹性模量、临界载荷,以及摩擦磨损性能。结果掺杂Mo元素后,AlCrMoSiN层生成了大量的非晶相,并观察到沿AlN(111)晶面共格外延生长。AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层表面颗粒随着调制周期的增大逐渐变小,整体呈“花椰菜”状,且致密、无缺陷。随着调制周期的增大,硬度、H/E和H^(3)/E^(*2)呈先升高后降低的趋势;涂层的平均摩擦因数呈先降低后升高的趋势。当调制周期为145 nm(AlCrSiN层厚度约为120 nm,AlCrMoSiN层厚度约为25 nm)时,多层涂层中层间界面清晰,涂层的硬度最高,约为24.9GPa,摩擦因数和磨损率均最低,分别为0.57、1.46×10^(-6)mm^(3)/(N·m),临界载荷为75.8N。结论多层复合涂层的调制周期对其结构和性能具有重要影响,当调制周期为145nm时,AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层具有最佳的综合性能。