调制周期对Cr/CrN多层膜结构及性能的影响

采用电弧离子镀技术在6Cr13Mo低碳马氏体不锈钢基材表面沉积不同调制周期的Cr/CrN多层膜。利用扫描电镜、显微硬度仪、划痕仪、压痕仪、摩擦磨损试验机、3D轮廓仪研究Cr/CrN多层膜的结构和性能。结果表明:调制周期的变化对Cr/CrN多层膜硬度影响较小;随着调制周期的减小,Cr/CrN多层膜致密性逐渐提高;不同调制周期下,Cr/CrN多层膜与基体结合力均在100 N以上,其中调制周期为321 nm的Cr/CrN多层膜的韧性及与基体结合性能最优;调制周期为569 nm的Cr/CrN多层膜的磨损率最低。

电弧离子镀Cr/CrN多层膜的耐腐蚀性研究

采用电弧离子镀技术制备了Cr/CrN多层膜,通过控制每个Cr层和CrN层的沉积时间获得不同调制比,从微观组织和腐蚀行为两方面研究了调制比对Cr/CrN多层膜的影响。结果表明,引入Cr层对CrN薄膜沉积过程中生长的柱状结构有抑制作用,孔隙率更低,结构更加致密。动电位极化曲线和电化学阻抗谱表明,与纯CrN薄膜相比,Cr/CrN多层膜的腐蚀电位增加了约100 mV,腐蚀电流密度降低一个数量级以上,多层膜的耐腐蚀性能得到明显提升。

调制比对Cr/CrN/Cr/CrAlN多层膜结构及性能的影响

目的探究Cr/CrN/Cr/CrAlN多层膜的最佳调制比。方法利用电弧离子镀技术,在TC4钛合金上制备了不同调制比的Cr/CrN/Cr/CrAlN多层膜。利用扫描电子显微镜观察膜层表面和截面形貌;用Image-Pro分析软件对表面的大颗粒进行定量分析;利用X射线衍射法表征膜层的晶体结构;采用维氏硬度计测量膜层的显微硬度;采用划痕试验仪测量膜层与基体之间的结合力(临界载荷);通过基片弯曲法测量并计算得到膜层的残余应力;利用根据ASTM G76-05标准特制的AS600-喷砂试验机进行了抗冲蚀性能测试;采用三维表面轮廓仪测量冲蚀坑深度。结果膜层表面质量和生长取向与L_(Cr/CrN):L_(Cr/CrAlN)调制比密切相关,随着Cr/CrN比例的增加,膜层表面质量越来越好,择优取向由(111)晶面转为(200)晶面。多层膜的硬度随Cr/CrN比例的增加,呈下降趋势,结合力、残余应力和韧性则随之呈先升后降的趋势,并在L_(Cr/CrN)∶LCr/Cr Al N为1∶2时,达到最佳。多层膜的抗砂粒冲蚀性能变化与力学性能变化一致,在L_(Cr/CrN)∶L_(Cr/CrAlN)为1∶2时达到最佳,其抗冲蚀能力是TC4基材的3倍以上,多层膜呈典型的脆性断裂失效形式。结论在调制比L_(Cr/CrN)∶L_(Cr/CrAlN)=1∶2时,膜层获得最佳的抗冲蚀性能。

Microstructure and indentation toughness of Cr/CrN multilayer coatings by arc ion plating

Cr/CrN multilayer coatings with bilayer periods in the range from 1351 to 260 nm were prepared on 304 stainless steel substrates by arc ion plating to study the microstructure and properties of multilayer coatings and stimulate their application.SEM results confirm the clear periodicity of the Cr/CrN multilayer coatings and the clear interface between individual layers.XRD patterns reveal that these multilayer coatings contain Cr,CrN and Cr_2N phases.Because Cr layer is softer than its nitride layer,the hardness decreases with the shortening of the bilayer period(or increasing volume fraction of Cr layer).The Cr/CrN multilayer coating with 862 nm period possesses the highest indentation toughness due to a proper individual Cr and nitride layer thickness.However,for the Cr/CrN multilayer with the bilayer period of 1351 nm,it possesses the lowest toughness due to more nitride phase.The indentation toughness of Cr/CrN multilayer coatings is related with their bilayer period.A coating with a proper individual Cr and nitride layer thickness possesses the highest indentation toughness.

调制周期对Cr/CrN纳米多层膜的结构与性能的影响

采用多弧离子镀技术在65Mn钢表面制备了不同调制周期的Cr/CrN纳米多层膜。采用俄歇能谱仪(AES)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米硬度仪、轮廓仪和划痕仪,分析了不同调制周期Cr/CrN纳米多层膜的成分分布、微观结构、力学性能、残余应力和结合强度。结果表明,Cr/CrN纳米多层膜的表面平整致密,截面层状调制结构清晰,其调制结构为Cr层-过渡层-CrN层的"三明治"结构,调制比约为1∶1。多层膜由CrN、Cr2N和Cr相组成,在CrN(200)方向上出现择优取向。当调制周期为80 nm时,多层膜的硬度值相对较高。随调制周期的增大,Cr/CrN多层膜的残余应力值减小,结合强度值先增大后减小。当调制周期为120 nm时,涂层的划痕临界载荷值相对较高,为69 N。