电弧离子镀偏压对TiAlSiN涂层结构及性能的影响

作者：宋智辉; 代明江^*; 李洪; 洪悦; 林松盛; 石倩; 苏一凡

来源：表面技术, 2020, 49(09): 306-314.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.09.035

• TiAlSiN
• 离子镀
• 偏压
• 结合力
• 耐磨性
• 高温氧化

目的探究脉冲偏压对TiAlSiN涂层结构及力学性能、耐磨性能、抗氧化性能的影响规律及机制。方法采用阴极电弧离子镀膜技术,调控偏压参数并在M2高速钢上沉积TiAlSiN涂层,利用SEM、XRD、3D轮廓仪、金相显微镜、划痕仪、摩擦磨损试验仪等仪器及高温氧化试验,对涂层结构及性能进行分析表征。结果偏压为50 V时,涂层主要为AlN相;偏压高于75 V时,涂层以固溶的(Ti,Al)N相为主,TiAlSiN涂层存在较强的(200)面择优取向。偏压由50 V增大至150 V时,涂层的致密性增加,表面粗糙度先降低后上升,涂层结合力先增大后降低。TiAlSiN涂层的磨损方式主要是磨粒磨损,受物相结构、涂层致密性的影响,偏压为100～150 V时,涂层的耐磨性能优异。涂层1000℃氧化4 h后,表面氧化程度不同,主要受物相结构、致密性、表面孔隙的多重影响,hcp-AlN相比(Ti,Al)N相更易氧化;偏压增大使得涂层沉积更为致密,氧化层深度变浅;涂层孔隙增加,表面形成的Al2O3团簇增多。结论偏压100V下TiAlSiN涂层的综合性能最优,涂层结合力为46.7 V,硬度为3276HV0.025,表面粗糙度最低,耐磨性能较好且高温下抗氧化性能最强。

• 单位
  广东工业大学; 广东省现代表面工程技术重点实验室; 广东省新材料研究所