铝压铸模具CrTiAlSiCN多元复合纳米硬质涂层热稳定性研究

采用真空阴极电弧离子镀技术,在H13钢表面制备了CrTiAlSiCN多元复合纳米硬质涂层,利用球痕仪、洛氏压痕仪、划痕仪、HV显微硬度计、UMT多功能摩擦磨损试验机、SEM带EDS及XRD对400、500、600和700℃高温退火的涂层硬度、结合力、耐磨损性及高温抗氧化性进行分析研究。结果表明,涂层呈多层结构,厚度约5μm,随着退火温度的增高,涂层硬度基本保持不变,结合力下降。600℃退火,涂层摩擦力和摩擦系数增大,磨损机制开始由粘着摩损向磨粒磨损转换;700℃退火,涂层摩擦力和摩擦系数降低,磨损机制转换为磨粒磨损,涂层耐磨损性增强。涂层表面大颗粒周围优先氧化,形成以Al_2O_3为主、少量TiO_2、Cr_2O3_的氧化层,其中Al_2O_3与Cr_2O_3能抑制O_2向涂层内部持续扩散生成TiO_2,提高了涂层高温抗氧化性。

Si掺杂对纳米硬质CrAlN涂层结构及性能影响

采用真空阴极电弧离子镀技术在V-4E工具钢表面制备了CrAlN、CrAlSiN两种多元纳米硬质涂层。采用划痕仪、工具显微镜、显微硬度计、球磨仪、SEM、EDS、XRD、TEM及XPS分析了涂层的力学性能、摩擦学性能以及微结构。结果表明:与CrAlN涂层相比,CrAlSiN涂层中Si的掺杂能使晶粒细化,提高涂层硬度和耐磨性、优化膜基结合水平;CrAlSiN涂层中的立方相CrN由(111)择优取向向(200)择优取向转变,晶粒尺寸明显减小,相结构为非晶态Si_3N_4包覆纳米晶复合混合框架结构。

基体材料对AlCrN硬质涂层结构及摩擦学性能的影响

采用真空阴极多弧离子镀技术,分别在Cr8、W6、Cr12及V-4E四种不同材质模具钢表面制备了Al Cr N多元纳米硬质涂层。利用划痕仪、工具显微镜、HV显微硬度计、球磨仪、SEM及XRD对Al Cr N涂层硬度,膜层厚度、结合力、摩擦系数进行了对比测试,并对涂层磨痕宽度、划痕宽度、表面形貌及相结构进行了表征。结果表明:相对于其它三种基材,V-4E基材的Al Cr N涂层显微硬度更高、膜基结合力更好、摩擦系数更低、耐磨性最好;四种基材的表面形貌基本一致,均有大颗粒及凹坑,V-4E基材Al Cr N涂层的晶粒尺寸最小,沉积的Al Cr N涂层结构更致密,耐磨性更优异。

柔性硬质纳米复合涂层

研究了利用磁控溅射方法制备的柔性硬质纳米复合涂层。结果表明柔性硬质纳米复合涂层具有以下优异性能：是一类具有高硬度、高韧性以及抗裂纹性能的新型涂层;具有较高的硬度模量比（H/E＊≥0.1,E＊=E/（1-ν2））、弹性恢复系数（We≥60%）、压应力（σ〈0）L,且少缺陷的微观结构;生长处于Thornton结构区域相图的T区。磁控溅射非常适合制备纳米复合涂层,文中将对其制备柔性纳米复合薄膜的机理做深入阐述。涂层生长主要受以下3个参数影响：涂层生长过程中吸收的能量Ep,其包含沉积原子携带的能量Eca和轰击离子携带等能量Ebi（Ep=Eca＋Ebi）,基体温度Ts和涂层材料的熔点Tm。柔性硬质涂层具有广泛的应用前景,如柔性保护涂层、柔性功能涂层、防脆性涂层开裂的柔性保护涂层以及柔性多层涂层。文中还将详细阐述低温磁控溅射制备柔性纳米复合涂层的原理,并阐述纳米复合涂层及其性能的发展趋势。