电弧离子镀和高功率脉冲磁控溅射AlTiN涂层及其切削性能研究

目的比较两种沉积方法制备的AlTiN涂层的切削性能。方法利用高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)和电弧离子镀技术(AIP),在硬质合金车刀片上沉积AlTiN涂层,比较和研究两种AlTiN涂层的组织形貌特性及综合性能。利用扫描电子显微镜和X射线能量色散谱仪,观察和检测涂层的生长形貌和元素含量。采用激光共聚焦扫描显微镜表征涂层的表面粗糙度。使用X射线衍射仪分析涂层的物相结构。使用纳米压痕仪测量涂层的纳米硬度以及弹性模量。通过干式车削试验研究涂层刀具的切削性能,并对其磨损机理进行分析。结果两种涂层均为柱状晶生长,HiPIMS制备的AlTiN涂层相较AIP制备的AlTiN涂层,具有更加光滑平整的表面。两者压痕硬度相近,约为30 GPa,但HiPIMS-AlTiN涂层的弹性模量更小。随着切削距离的不断增加,刀具后刀面磨损变得越来越严重,未涂层的车刀在切削1 min(180 m)时,磨损量超过200μm,达到了失效标准。在相同条件下切削9 min(1620 m),AIP-AlTiN和HiPIMS-AlTiN两种涂层刀具后刀面的磨损量分别为231μm和190μm,AIP-AlTiN涂层刀具已达到失效标准。结论干式车削316L不锈钢时,HiPIMS-AlTiN涂层刀具的切削寿命长于AIP-AlTiN涂层刀具,切削过程中,两种涂层刀具的主要磨损形式均为粘着磨损、磨粒磨损和氧化磨损。

离子氮化对高速钢表面类金刚石膜性能的影响

根据空心阴极原理,研究了离子氮化对高速钢表面渗氮层的厚度、硬度等影响.在此基础上,研究了气体体积配比对渗氮后高速钢表面沉积的类金刚石膜的结合力、sp3键含量和耐磨性能的影响.研究结果表明:离子氮化后,高速钢表面镀膜结合力明显提高,由10.35 N提高至18.56 N;降低气体体积配比中CH_(4)的含量有利于提高膜层中sp3键的含量,高速钢耐磨性能明显提升,摩擦系数由0.175降至0.1.离子氮化可有效提高高速钢表面沉积的类金刚石膜性能.