雜化離子鍍TiAlN涂層力學性能的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、最早的硬質(zhì)涂層TiN,具有硬度高、耐磨性能好、化學性質(zhì)穩(wěn)定、膜基結(jié)合力強等優(yōu)點,廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)當中,但在使用過程中,人們逐漸發(fā)現(xiàn),TiN薄膜在高溫服役條件下,其表面易于氧化而嚴重影響其力學性能。研究發(fā)現(xiàn),在TiN中摻入Al元素獲得的TiAlN涂層,力學性能明顯優(yōu)于TiN涂層的,特別是其抗高溫氧化性能有顯著提升,因而有廣闊的應用市場和潛力。當前獲得的TiAlN涂層基本都是用多弧離子鍍或濺射離子鍍制備的,兩種方法各有其優(yōu)缺點。如多弧離子

2、鍍雖具有離化率高、沉積速率快、靶材可以任意放置、膜基結(jié)合力強等優(yōu)點,但制備的涂層表面存在大量且尺寸不均勻的大顆粒,對涂層性能有較嚴重的影響;而磁控濺射鍍膜的優(yōu)點是膜層表面平整光潔、鍍膜精細,缺點是離化率低、沉積速率慢、膜基結(jié)合力差。為此,本文將二者進行結(jié)合,希望充分利用相互優(yōu)點的同時,克服缺點,從而獲得較高質(zhì)量的TiAlN硬質(zhì)涂層。本工作還在傳統(tǒng)的多弧鍍膜技術上疊加脈沖偏壓,進一步改善制備技術,以期獲得更優(yōu)涂層。
  本實驗采用的

3、SA-6T型國產(chǎn)離子鍍機配置了脈沖電源,且該設備既有多弧靶,又有濺射靶,可以同時利用兩種鍍膜技術即雜化離子鍍來制備薄膜。通過對脈沖偏壓、直流偏壓、占空比、工作氣壓等參數(shù)的改變,制備了一系列TiAlN涂層,研究了TiAlN涂層力學性能的變化。實驗表明,疊加脈沖偏壓的雜化離子鍍膜工藝,使得涂層的性能得到了大大的改善:脈沖偏壓、直流偏壓的增大都可以凈化表面大顆?,F(xiàn)象,且使得涂層的硬度得以升高,膜基結(jié)合力也得到提高,只是直流偏壓不宜太大,否則會

4、影響結(jié)合性能;脈沖偏壓占空比的增大,使得力學性能總體得到提高,且從計算所得結(jié)果可以看出,晶粒不斷長大,獲得的膜層也更加致密、平整;本實驗中,采用了大范圍的工作氣壓,變化范圍從0.5~5.0Pa,表面形貌是五組實驗中最優(yōu)的,但是其它力學性能卻有所下降,所以,若要獲得硬而附著性好的涂層,不建議選擇太高的工作氣壓;最后一組實驗,鍍制了TiAlN/Ti多層膜,研究了調(diào)制周期對多層膜的力學性能的影響,結(jié)果非常樂觀,獲得的圖像界面清晰而平整,且力學

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