AZ91C镁合金表面Ti-TiN复合镀层的阴极多弧离子镀法制备与表征

采用阴极多弧离子镀膜技术,在AZ91C镁合金基底上首次成功镀制了结合力强的以Ti为过渡层的TiN复合膜层,并利用高分辨扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、显微划痕测试等技术对复合膜层的形貌、组织结构及性能进行分析研究。结果表明,采用多弧离子镀膜工艺,能在经过恰当预处理的镁合金基底上制备出性能良好的TiN膜,膜层均匀、致密,膜基结合力达130 mN以上,复合硬度达500 HV左右(AZ91镁合金基底为125 HV)。此外中性盐雾强化实验表明,经该方法处理后的镁合金在ASTM-B117标准测试条件下,腐蚀速率明显降低,经过200 h后,表面无明显腐蚀现象。真空多弧离子镀膜技术有望在镁合金表面防护领域得到应用。

镁合金表面Ti—TiN复合镀层的阴极多弧离子制备与表征

表面强化、耐蚀处理对镁及其合金的应用至关重要。采用阴极多弧离子镀膜技术，在AZ91C镁合金基底上首次成功镀制了强结合力的以Ti为过渡层的TiN复合膜层，并利用高分辨扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）、CSM显微划痕测试等技术对复合膜层的形貌、组织结构及性能进行分析研究。结果表明，采用适当的多弧离子镀膜工艺，能在经恰当预处理方法处理的镁舍金基底上制备性能良好的TiN膜。膜层均匀、致密，膜基结合力达130mN以上，复合硬度达500HV左右（AZ91镁合金基底125HV）。此外中性盐雾强化实验表明，经该方法处理后的镁合金在ASTM-B117标准测试条件下，腐蚀速度明显降低，经过200h后，表面无明显腐蚀现象。真空多弧离子镀膜技术有望在镁合金表面防护领域得到应用。

真空阴极多弧离子镀不同厚度四面体非晶碳薄膜的结构和性能

以真空阴极多弧离子镀技术在P(100)型单晶抛光硅衬底和YG6硬质合金上制备了四面体非晶碳(ta-C)薄膜。用扫描电镜(SEM)测量薄膜厚度,并观察其表面及断面形貌;用X射线衍射仪(XRD)分析薄膜的相组成;用拉曼光谱标定薄膜中的sp3键和sp2键;用轮廓仪测量薄膜的表面粗糙度;用划痕法和压痕法测试了膜/基结合强度。在0.5~1.5μm的厚度范围内,随着ta-C薄膜厚度增加,薄膜的sp3键含量逐渐降低,表面碳颗粒数量及尺寸逐渐增加,与YG6基体的结合强度不断降低。0.5μm厚的ta-C薄膜具有最小的表面粗糙度(0.17μm),最高的结合强度(剥离时的临界载荷为61 N,压痕等级为HF2),表现出最优的综合力学性能。

阴极多弧离子镀CrAlN涂层表面质量优化研究

针对高速加工中冲压模具的磨损问题,常使用阴极多弧离子镀改善表面性能,阴极多弧离子镀涂层表面质量是影响冲压模具寿命的主要因素之一。采用正交试验研究了直流偏压、氮气流量和弧源电流对CrAlN涂层表面质量的影响,采用极差法和方差法分析了直流偏压、氮气流量和弧源电流对CrAlN涂层表面质量影响的显著性。结果表明:氮气流量对CrAlN涂层表面质量影响最为显著,直流偏压也对CrAlN涂层表面大颗粒数量有较为显著的影响。当直流偏压为160 V,氮气流量为1 600 mL/min,弧源电流为120 A时,涂层表面大颗粒数量最少,涂层表面质量最好,每10 000μm^(2)里有42.5个大颗粒。

基材硬度和涂层厚度对AlCrN多元复合纳米硬质涂层硬度的影响

采用真空阴极多弧离子镀技术制备了Al Cr N多元复合纳米硬质涂层,利用洛氏硬度计、划痕仪、HV显微硬度计、球磨仪、扫描电子显微镜、能谱仪及X射线衍射仪检测并分析了涂层膜基结合力、显微形貌、相结构以及基体硬度、涂层厚度对涂层硬度的影响。结果表明,涂层以Al Cr N/Cr N结构沉积,随着涂层厚度的增加,膜基结合强度提高。涂层表面成波纹状,有少量大颗粒,涂层内部呈Na Cl结构,含有大量呈柱状形式生长的面心立方的c-Cr N相和c-Al N相,择优取向均为(200)。同等基体硬度时,涂层厚度的增加有利于涂层硬度的提高,最佳涂层厚度为3.5~5.0μm。同等涂层厚度时,涂层硬度随着基体硬度的增加而增加,当涂层厚度低于4.0μm,基材硬度是影响涂层塑性变形抗力的主要因素。

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。

硬质合金刀条AlCrN硬质膜性能的研究

目的采用阴极多弧离子镀膜设备制备Al Cr N薄膜,研究适合实际工况的膜层性能和厚度。方法利用工具显微镜、扫描电子显微镜检测并分析涂层表面和截面形貌;使用洛氏硬度计、HV显微硬度计、球磨仪检测分析涂层膜基结合力以及涂层厚度对结合力、涂层显微硬度和使用寿命的影响。结果涂层以Al Cr N/Cr N结构沉积,涂层表面呈波纹状,分布有大颗粒和凹坑,经钝化处理后,表面质量明显改善。涂层的显微硬度为HV2200~HV3700,在基体硬度不变的情况下涂层的显微硬度随涂层厚度的增加而增加。随着涂层厚度的增加,结合力先变好后变差,刀条实际使用寿命也有相同的变化趋势。结论硬质合金刀条的最佳涂层厚度为4.0~4.5μm。

三种不同沉积工艺制备CrAlN涂层的性能

采用阴极多弧离子镀膜技术,制备了3种不同沉积工艺的CrAlN涂层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、工具显微镜、球痕仪、洛式硬度计、HV显微硬度计、电化学工作站等研究了涂层的显微形貌、力学性能和耐腐蚀性。结果表明:采用氩离子刻蚀工艺沉积Cr N打底层的CrAlN涂层表面质量改善明显,厚度均匀波动小,硬度高,膜基结合力强,摩擦系数小,排屑能力强,以及具有较高的耐腐蚀性。

PVD强化涂层在辊轧模具上的应用

为了解决冷辊轧模具寿命短、人工修复周期长、修复一致性差等问题,提高了模具耐磨性,延长模具使用寿命,在辊轧模具表面涂敷了PVD强化涂层。采用真空阴极多弧离子镀技术,在不同材质模具钢表面制备AlCrN多元纳米硬质涂层。试验样品基材选用Cr8W1Mo2V2SiNb、W6、Cr12MoVCo及V-4E工具钢作为样品基体,采用2种工艺制备硬质PVD涂层,V-4E基材AlCrN涂层的晶粒尺寸最小,沉积的AlCrN涂层结构更致密。V4E+CrAlSiN强化体系获得最优的综合测试性能。验证结果表明:涂敷PVD强化涂层可使模具寿命提高20倍以上。