氮氩比对多弧离子镀TiAlSiN薄膜形貌和性能的影响

为了改善模具钢表面质量,采用多弧离子镀技术在H13模具钢表面沉积TiAlSiN薄膜,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法研究了不同氮氩比对薄膜表面形貌、硬度、结合力、耐腐蚀性能和抗氧化性的影响。结果表明:当氮氩比为8∶2时,薄膜表面颗粒堆积较少,光滑平整,致密性好,此时薄膜膜基结合力达到最大值20.4 N。随着氮氩比的升高,样品经过高温氧化后,增重百分比呈下降趋势,当氮氩比为8∶2时,增重百分比最低,具有最佳的高温抗氧化性能;并且此时薄膜的自腐蚀电流密度达到最小,为3.147×10^(-5)A/cm^(2),薄膜的耐腐蚀性能最优。

磁过滤沉积TiAlSiN纳米薄膜的摩擦磨损与腐蚀磨损行为

目的研究磁过滤沉积方法制备的TiAlSiN纳米薄膜的结构及力学性能对摩擦学性能及腐蚀磨损行为的影响。方法采用磁过滤阴极真空弧沉积技术,在6×10^(-2)~15×10^(-2)Pa的N_(2)气压条件下,将316L不锈钢作为基底,制备出TiAlSiN薄膜。利用SEM、XRD、XPS对薄膜的结构成分形貌进行表征分析,使用摩擦磨损仪分析测试薄膜的摩擦磨损行为,并且使用电化学工作站分析测试薄膜在3.5%(质量分数)人工海水环境下的摩擦磨损及开路电位变化曲线,通过台阶仪测得磨损后磨痕轮廓曲线,并计算磨损率。结果TiAlSiN薄膜具有典型的非晶包覆纳米晶的复合结构,薄膜表面细致光滑,截面无明显柱状晶结构。随着气压的增大,薄膜晶粒尺寸从26 nm降至12 nm。在0.08 Pa气压下制备的TiAlSiN薄膜的力学性能最佳,纳米硬度为22 GPa,基膜结合力达到28 N,干摩擦系数为0.412,磨损率为0.5×10^(-6)mm^(3)/(N·m)。在3.5%人工海水介质中,TiAlSiN薄膜的摩擦系数为0.36,磨损率为2.5×10^(-6)mm^(3)/(N·m),腐蚀和磨损的交互作用使磨损率增大。结论磁过滤阴极真空弧沉积技术制备的TiAlSiN纳米薄膜表现出良好的力学性能,兼具耐摩擦和耐磨蚀性能,具有宽广的应用前景。