磁过滤沉积TiAlSiN纳米薄膜的摩擦磨损与腐蚀磨损行为

作者：蒋琴; 孙丽; 张旭

来源：Surface Technology, 2021, 1-18.

• TiAlSiN薄膜
• 磁过滤阴极真空弧沉积技术
• 耐磨性
• 磨损腐蚀

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与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6×10-2Pa～15×10-2Pa的N2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3.5wt.%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，随着气压增大，薄膜晶粒尺寸从26nm降至12nm。在8×10-2Pa气压下制备的TiAlSiN薄膜力学性能最佳，纳米硬度为22GPa，基膜结合力达到28N；干摩擦系数为0.412，磨损率为0.5×10-6mm3/（N·m），在3.5wt.%人工海水介质中摩擦系数为0.36，磨损率为2.5×10-6mm3/（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。

• 单位
  北京师范大学