氧气流量对电弧离子镀TiAlON涂层结构和性能的影响

作者：王晨丞; 范洪远^*; 李之旭; 鲜广; 赵海波; 何洪

来源：表面技术, 2021, 50(01): 331-339.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.01.029

• TiAlON涂层
• 氧气流量
• 电弧离子镀
• 结构和性能
• 抗氧化性
• 结合强度

目的探究氧气流量对电弧离子镀制备的TiAlON涂层结构和性能的影响。方法在高速钢表面,使用自制的电弧离子镀设备,在不同的氧气流量下制备了不同O含量的TiAlON涂层。采用EDS结合XPS对涂层的成分进行分析,采用XRD对涂层的晶体结构进行分析,采用SEM对涂层的表面形貌进行分析,采用努氏硬度表征了涂层的硬度,使用压痕法和划痕法对TiAlON涂层的结合强度进行分析,将样品在900℃条件下保温1h,对热处理后涂层的表面形貌和成分进行了分析。结果氧气流量从30mL/min增加到120 mL/min时,涂层中的O原子数分数从57.48%增加到62.32%。涂层中N含量极少,在1.51%以内。XRD结果表明,TiAlON涂层的主要组成物相为氧化钛,并以(200)晶面的取向占主导。随着氧气流量的增加,涂层表面的液滴和孔洞的数量和大小先增加后减少,涂层的硬度和结合强度受氧气流量的影响不大。涂层经过高温热处理后,当氧元素原子数分数低于60.55%时,涂层表面出现剥落、鼓包、基体元素扩散等现象,当氧元素原子数分数增加到61.20%时,在涂层表面未发现该现象。结论氧气流量与TiAlON涂层的抗高温氧化性正相关,氧气流量的增加改变了电弧放电状态,从而对表面质量有较大影响,涂层的硬度和结合强度受氧气流量的影响不大。

• 单位
  中国北方发动机研究所; 四川大学