離子鍍Ti(1-x)AlxN涂層的形貌及力學性能研究
采用多弧離子鍍和磁過濾陰極電弧離子鍍技術(shù)制備了Ti1-xAlxN涂層。研究了工藝參數(shù)對用Ti∶Al=1∶1的TiAl合金靶制備的Ti1-xAlxN涂層表觀顏色的影響,以及以獲得深色Ti1-xAlxN涂層為目的時工藝參數(shù)對涂層性能的影響。結(jié)果表明:不同工藝參數(shù)對Ti1-xAlxN涂層表觀顏色的影響大小依次為基體偏壓,真空度,沉積溫度,霍爾離子源功率;離子鍍Ti1-xAlxN涂層的膜基結(jié)合力較好,在脈沖偏壓-150V、直流偏壓-15 V附近有硬度最高,在較高真空度、較高沉積溫度、較高基體負偏壓下制備的Ti1-xAlxN涂層的磨擦學性能較好。
關(guān)鍵詞： 離子鍍;Ti1-xAlxN;涂層;力學性能
基金項目: 國家自然科學基金項目資助項目(60976052);; 四川省教育廳青年科研資助項目(10ZB144)
采用多層多元復合膜技術(shù), 將硬質(zhì)膜系由單層膜變?yōu)槎鄬訌秃夏さ慕Y(jié)構(gòu), 使復合膜層的某些性能指標可以比其中的每種組元材料的性能都好, 可使硬質(zhì)薄膜的綜合性能得到提高, 目前, 多元復合膜層已經(jīng)成為硬質(zhì)薄膜研究的重要方向[ 1- 5] 。TiAlN 薄膜具有良好高溫抗氧化性, 其硬度和耐磨性接近TiC, 又具有與TiN 膜層相當?shù)慕Y(jié)合強度, 是一種新型硬質(zhì)薄膜材料, 適用于切削熱較大的高硬度材料切削加工[ 6] 。
制備(Ti, Al) N 涂層的技術(shù)主要是離子鍍和磁控濺射兩種[ 7- 10] 。( Ti, Al)N 涂層是目前高溫、高速連續(xù)切削刀具表面涂層的最佳選擇。另外,(Ti, Al) N涂層也被選用作光學選擇性吸收涂層[ 11] 。已有研究表明,Ti1- xAlxN 涂層中Al 含量的臨界點在x= 06~ 07, 對應的涂層表觀顏色通常為紫黑色,超過此臨界點后,Ti1- xAlxN 涂層的性能會變差。
本文用小多弧離子鍍和磁過濾陰極電弧離子鍍來制備Ti1- x AlxN 涂層。通過具體的試驗系統(tǒng)了解工藝參數(shù)對TiAl= 11 的合金靶制備的Ti1- x AlxN涂層表觀顏色的影響, 以及以獲得深色Ti1- xAlxN 涂層為目的時工藝參數(shù)對涂層性能的影響。目前這方面的研究少有報道。
結(jié)論
(1) 通過具體試驗研究了不同工藝參數(shù)下多弧離子鍍Ti1- x AlxN 涂層表觀顏色的變化情況。不同工藝參數(shù)對Ti1- xAlxN 涂層表觀顏色的影響程度不一, 按照從大到小的順序排列為基體偏壓, 真空度,沉積溫度, 霍爾離子源功率。
(2) 不同工藝參數(shù)對Ti1- xAlxN 涂層性能的影響程度不一致。涂層的顯微硬度在脈沖偏壓- 150 V、直流偏壓- 15 V, 空度10 Pa 附近硬度最佳。離子鍍Ti1- x AlxN 涂層的膜基結(jié)合力較好; 在較高真空度、較高沉積溫度、較高基體負偏壓下制備的Ti1-xAlxN 涂層的磨擦學性能較好。
(3) 適當?shù)牡入x子體輝光表面在線后處理工藝對Ti1- xAlxN 涂層的摩擦學特性起到了較好的改善作用。
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