TiC_(0.91)N_(0.09)涂层和TiC_(0.77)N_(0.23)涂层高温抗氧化性能的研究

作者：边媛媛; 朱丽慧; 司婷婷

来源：表面技术, 2022, 1-13.

• TiCN涂层
• C/N比
• 热重
• 氧化动力学
• 高温氧化

目的 研究两种碳含量不同的TiCN涂层抗氧化性能，为改善TiCN涂层抗氧化性能提供理论依据。方法 在WC-Co硬质合金上化学气相沉积TiC0.91N0.09涂层和TiC0.77N0.23涂层，采用热重法和静态氧化在900℃进行氧化实验。采用X射线衍射仪、拉曼光谱仪和场发射扫描电镜分析氧化前后涂层的物相组成和微观形貌。比较TiC0.91N0.09涂层和TiC0.77N0.23涂层的抗氧化性能，分析涂层氧化动力学和氧化机理。结果 TiC0.91N0.09涂层的氧化增重和氧化膜厚度都大于TiC0.77N0.23涂层。TiCN涂层900℃下的热重曲线分线性、抛物线两个阶段。TiC0.91N0.09涂层和TiC0.77N0.23涂层分别于0.225h和0.81h进入抛物线阶段，拟合方程分别为△M2=37.23-137.84t+131.20t2和△M2=93.89-199.74t+112.60t2。相比于TiC0.77N0.23涂层，TiC0.91N0.09涂层进入扩散控制的抛物线阶段更早，抛物线阶段的氧化速率更快，氧化增重更多。TiC0.91N0.09涂层氧化反应过程中产气量更大，形成的金红石型TiO2氧化膜更疏松，孔隙、发状裂隙、裂纹等缺陷更多，更易形成连续的扩散通道，O、Ti、W、Co等元素在TiC0.91N0.09涂层氧化膜内的扩散更快，生成更多的基体氧化产物WO3和CoWO4，基体氧化物WOx的挥发又会导致涂层氧化更严重。结论 TiC0.77N0.23涂层的抗氧化性能优于TiC0.91N0.09涂层；抑制元素在氧化膜中的扩散可有效提高TiCN涂层的抗氧化性能；热重法能获得更丰富的氧化动力学信息，是涂层抗氧化性能和机理研究有效的实验方法。

• 单位
  材料科学与工程学院; 上海大学