辛欣
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苏永要
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王愉
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喻燕
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冷永祥
电镀与涂饰
用等离子体增强磁控溅射(PEMS)方法制备了TiSiCN、TiCrSiCN和CrSiCN涂层,并在空气中进行700℃退火处理.利用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪表征了退火处理前后涂层的断面形貌、成分和微结构.研究了退火处理对3种涂层的硬度、韧性和膜基结合性能的影响以及它们的高温抗氧化性能.结果表明:退火处理后,TiSiCN涂层表面形成了一层均匀且较厚(1.50 μm)的富氧层;CrSiCN涂层的氧化层不均匀且富氧层较薄(0.50μm);TiCrSiCN涂层较致密,未检测到氧化物存在.3种涂层的韧性和硬度在退火后都出现不同程度的降低,硬度分别降低了20GPa(TiSiCN涂层)、9 GPa (CrSiCN涂层)和5 GPa (TiCrSiCN涂层).退火后,TiSiCN涂层与基体的结合性能有较明显的提高,TiCrSiCN涂层的膜基结合性能变化不大,CrSiCN涂层的结合性能则出现一定减弱.TiSiCN和CrSiCN涂层的脆性氧化层易产生分层和剥离,而TiCrSiCN涂层表现出最佳的高温抗氧化性能.
关键词:
钛硅碳氮
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钛铬硅碳氮
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铬硅碳氮
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纳米复合涂层
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等离子体增强磁控溅射
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高温退火
,
抗氧化性
谢启
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付志强
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岳文
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王成彪
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.06.025
目的 研究N2流量对等离子体增强磁控溅射TiN涂层组织结构和性能的影响,优化TiN涂层的制备工艺.方法 在不同N2流量的条件下,采用等离子体增强磁控溅射法制备TiN涂层.采用3D形貌仪和扫描电子显微镜观察涂层的表面形貌,利用X射线衍射仪测定涂层的相结构,利用显微硬度计测试涂层试样的硬度,利用球-盘摩擦磨损试验机考察涂层试样的摩擦磨损性能,利用能谱仪分析磨痕表面的化学组成.结果 N2流量小于61.5 mL/min时,增加N2流量对总气压和靶电压的影响很小;N2流量超过61.5 mL/min后,总气压和靶电压均随着N2流量的增加而显著增大.随着N2流量的增大,制备的TiN涂层X射线衍射谱中的TiN(111)、TiN(220)衍射峰强度不断增大,TiN(200)衍射峰强度先不变后突然减小.N2流量约为61.5 mL/min时,制备的TiN涂层试样的致密性最好,硬度最高.N2流量在50~61.5 mL/min范围内,制备的TiN涂层试样的磨损率较低,最低可达7.4×10-16 m3/(N·m).当N2流量超过63 mL/min后,TiN涂层试样的磨损率显著增大.结论 N2流量对等离子体增强磁控溅射TiN涂层择优取向、硬度及摩擦磨损性能的影响较显著,N2流量约为61.5 mL/min时,制备的TiN涂层试样的硬度和耐磨性最好.
关键词:
等离子体增强磁控溅射
,
TiN涂层
,
N2流量
,
迟滞回线
,
微观结构
,
摩擦磨损性能
