阴极弧蒸发和高功率脉冲磁控溅射TiAlN涂层的性能研究

作者：吴明晶; 王北川; 张国飞; 李佳; 陈利^*

来源：硬质合金, 2023, 40(03): 181-186.

• TiAlN涂层
• 阴极弧蒸发
• 高功率脉冲磁控溅射
• 硬度
• 热稳定性
• 抗氧化性

为对比研究阴极弧蒸发(CAE)和高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)两种工艺对TiAlN涂层结构、硬度、热稳定性及抗氧化性能的影响，本文采用两种方法制备了成分相同的Ti0.38Al0.62N涂层，使用能量色散X射线光谱仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、纳米压痕仪分析了涂层的成分、微观结构、力学性能、热稳定性和抗氧化性。两种涂层均呈面心立方结构；CAE涂层呈现大量的“液滴”缺陷，而HiPIMS涂层表面质量更优；CAE涂层硬度(～32.7GPa)略高于HiPIMS涂层(～31.8 GPa);HiPIMS涂层具有更高的热稳定性，CAE涂层在800℃达到硬度最高值～36.2 GPa，而HiPIMS涂层在900℃硬度达到最高～34.3 GPa，且随温度的升高，CAE涂层硬度下降更快。HiPIMS涂层表现出更好的抗氧化性能，在800℃氧化30 h后，CAE和HiPIMS制备的两种涂层的氧化层厚度分别为～630.7 nm和～589.3 nm。

• 单位
  株洲钻石切削刀具股份有限公司; 粉末冶金国家重点实验室; 中南大学