调制比对Cr/CrN/Cr/CrAlN多层膜结构及性能的影响

作者：田甜; 林松盛^*; 王迪; 柏松^*; 曲帅杰; 郭朝乾; 代明江

来源：表面技术, 2021, 50(12): 320-328.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.12.031

• Cr/CrN/Cr/CrAlN多层膜
• 钛合金
• 电弧离子镀技术
• 调制比
• 抗冲蚀

目的探究Cr/CrN/Cr/CrAlN多层膜的最佳调制比。方法利用电弧离子镀技术,在TC4钛合金上制备了不同调制比的Cr/CrN/Cr/CrAlN多层膜。利用扫描电子显微镜观察膜层表面和截面形貌;用Image-Pro分析软件对表面的大颗粒进行定量分析;利用X射线衍射法表征膜层的晶体结构;采用维氏硬度计测量膜层的显微硬度;采用划痕试验仪测量膜层与基体之间的结合力(临界载荷);通过基片弯曲法测量并计算得到膜层的残余应力;利用根据ASTM G76-05标准特制的AS600-喷砂试验机进行了抗冲蚀性能测试;采用三维表面轮廓仪测量冲蚀坑深度。结果膜层表面质量和生长取向与LCr/CrN:LCr/CrAlN调制比密切相关,随着Cr/CrN比例的增加,膜层表面质量越来越好,择优取向由(111)晶面转为(200)晶面。多层膜的硬度随Cr/CrN比例的增加,呈下降趋势,结合力、残余应力和韧性则随之呈先升后降的趋势,并在LCr/Cr N∶LCr/Cr Al N为1∶2时,达到最佳。多层膜的抗砂粒冲蚀性能变化与力学性能变化一致,在LCr/CrN∶LCr/CrAlN为1∶2时达到最佳,其抗冲蚀能力是TC4基材的3倍以上,多层膜呈典型的脆性断裂失效形式。结论在调制比LCr/CrN∶LCr/CrAlN=1∶2时,膜层获得最佳的抗冲蚀性能。

• 单位
  广东省科学院; 中南大学; 广东省现代表面工程技术重点实验室