TiN/TiCN/Al2O3/TiN与TiN/TiCN/Al2O3/TiCNO多层涂层的组织性能比较

作者：沈同威; 朱丽慧^*

来源：表面技术, 2020, 49(07): 141-148.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.07.018

• TiCNO
• 多层涂层
• CVD
• 微观组织
• 力学性能
• 摩擦磨损性能

目的对比TiN/TiCN/Al2O3/TiN和TiN/TiCN/Al2O3/TiCNO两种多层涂层的组织性能。方法采用化学气相沉积(CVD)技术在硬质合金基体上沉积TiN/TiCN/Al2O3/TiN和TiN/TiCN/Al2O3/TiCNO两种多层涂层。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析涂层的物相和组织形貌,采用纳米力学测试系统测试涂层顶层的硬度和弹性模量,利用显微维氏硬度计和划痕仪分别测量涂层的显微硬度和结合强度,利用往复式多功能摩擦磨损试验机研究涂层的摩擦磨损性能。结果顶层TiN晶粒为柱状晶,顶层TiCNO晶粒呈细针状。与顶层TiN相比,顶层TiCNO硬度更大,抗塑性变形能力更强。与以TiN为顶层的多层涂层相比,以TiCNO为顶层的多层涂层表面粗糙度、摩擦系数较大,结合强度较低。当磨损只发生在顶层时,耐磨性取决于顶层涂层的性能,TiN/TiCN/Al2O3/TiN的磨损体积和磨损率为TiN/TiCN/Al2O3/TiCNO的1.2倍。当磨损进行到顶层与Al2O3层界面时,结合强度对耐磨性也有重要影响,TiN/TiCN/Al2O3/TiN的磨损体积和磨损率是TiN/TiCN/Al2O3/TiCNO的82%。结论与TiN/TiCN/Al2O3/TiN相比,TiN/TiCN/Al2O3/TiCNO的顶层TiCNO硬度较大,抗塑性变形能力强,其顶层耐磨性较好。改善TiN/TiCN/Al2O3/TiCNO多层涂层表面粗糙度和结合强度将进一步提高该涂层的摩擦磨损性能。

• 单位
  上海大学