三靶共溅射纳米复合Cr-Al-Si-N涂层的制备及摩擦学性能研究

目的利用高功率脉冲磁控溅射技术离化率高、溅射离子能量高等优点,在Cr-Al-N涂层中添加Si元素研制a-Si3N4包裹nc-(Cr,Al)N的纳米复合涂层,通过改变反应沉积时的N2/Ar比来调控涂层成分与结构,实现纳米复合Cr-Al-Si-N涂层性能优化。方法采用高功率脉冲与脉冲直流复合磁控溅射技术制备Cr-Al-Si-N涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、应力仪、纳米压痕仪、划痕测试仪和摩擦试验机,研究N2/Ar比对涂层成分、结构、力学性能以及摩擦学行为的影响。结果涂层主要由面心立方结构的CrN与AlN相组成,且沿(200)晶面择优生长。当N2/Ar流量比为3∶1时,涂层与基体结合最好,临界载荷约为36.5N;摩擦系数和内应力较低,分别为0.5和-0.48GPa。当N2/Ar流量比为4∶1时,H/E值和H^3/E^*2值升至最高,分别为0.11和0.24GPa,磨损率最低,约为1.9×10^-4μm^3/(N·μm)。结论当N2/Ar流量比为4∶1时,三靶共溅射制备的Cr-Al-Si-N涂层硬度较高,耐磨性能最好。

多弧离子镀TiN涂层的N_2/Ar流量参数研究

利用多弧离子镀在硬质合金基体上制备TiN涂层,研究了N_2/Ar流量比对TiN涂层表面大颗粒分布与力学性能的影响。通过扫描电镜观察TiN涂层的表面形貌,并利用Image J图像处理软件对大颗粒的数量和尺寸进行了分析,通过自动划痕仪和纳米压痕仪对涂层的力学性能进行表征。结果表明:随着N2流量的增加,涂层表面沉积颗粒的最大直径和平均直径逐渐减小,涂层的附着力整体呈现增加趋势,显微硬度则先增大后减小。