铝合金表面真空电弧离子镀AlTiCrN涂层的耐磨性研究

铝合金由于轻质、耐蚀等优点,在汽车零部件中的应用逐渐增多,但其质软、耐磨性差,表面需要强化处理。采用真空电弧离子镀方法在铝合金表面分别沉积AlTiCrN和TiN涂层,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、纳米压痕法、Rockwell压痕法以及摩擦磨损试验对涂层的组织结构、力学性能、结合性能和耐磨性能进行分析。结果表明:铝合金表面沉积的AlTiCrN涂层表面平整,“液滴”少。AlTiCrN涂层呈现TiN相的物相结构,且涂层以(200)晶面择优取向。AlTiCrN涂层晶粒细小,硬度为33.7GPa,分别较铝合金基体和TiN涂层提高67倍和66.8%。AlTiCrN涂层与铝合金基体结合牢固,在摩擦磨损过程中AlTiCrN涂层具有防粘作用和降低摩擦系数的作用,涂层后的铝合金其表面耐磨性显著增强。

温度对建筑用316L钢磁控溅射AlTiCrN涂层组织和热腐蚀的影响

Al发生氧化后可以生成具有致密组织结构的氧化膜层,能够显著改善钢基体的耐高温氧化性能。通过磁控溅射方法制得AlTiCrN涂层,以Na2SO4作为腐蚀介质对其进行了热腐蚀性能测试。研究结果表明:形成了具有致密结构的涂层,存在许多短棒状颗粒,发生了丘陵起伏。相邻颗粒形成了紧密排列的状态,并未产生微孔或裂纹。涂层达到了接近70μm的厚度,获得更强的膜基结合效果,有效避免涂层发生剥落情况。以900℃进行Na2SO4盐腐蚀中,产生了剥落的腐蚀产物,重量发生了负增长,达到了更大的腐蚀速。经过100 h处理时只达到0.51 mg/cm^2的腐蚀增重,表明涂层可以发挥优异耐热腐蚀效果,从而对钢基体组织发挥良好保护作用。900℃时进行硫酸钠盐腐蚀处理时,氧化物出现了碱性溶解结果,涂层形成蜂窝结构,产生更多腐蚀坑。

YT30刀具表面磁控溅射AlTiCrN涂层的微观组织及摩擦性能

为改善刀具性能以及优化磁控溅射参数,研究了Al Ti Cr N涂层的制备工艺优化过程,并对其组织结构与膜基结合力进行了分析,比较了不同载荷条件下的涂层耐磨性。研究结果表明,沉积时间120 min,沉积功率200 W为较优的磁控溅射参数。Al Ti Cr N涂层的物相组成为Al Ti Cr N、Al和Cr N。Al Ti Cr N(111)峰表现为尖锐的衍射峰结构,涂层达到了很高的结晶程度。涂层主要由三角锥结构组成,间隙内还生成了许多细小晶粒。涂层上层区域主要由柱状晶构成,下层主要由纤维晶粒构成。Al Ti Cr N涂层进行划痕测试发现载荷为19 N和32 N的部位出现了摩擦力突变。通过磁控溅射涂层的YT30刀具比未镀膜刀具有更低的摩擦因数,表明对刀具进行Al Ti Cr N涂层涂覆后能够显著改善刀具耐磨性。当加载载荷增大后,涂覆涂层的刀具磨痕深度表现出更为平缓过渡。提高载荷到5 N后,在磨痕的两侧形成了大量的磨屑,其宽度也明显增大,并未发生涂层剥落现象。