多弧离子镀制备TiSiN-Cu涂层的结构和摩擦学性能

• 作者: 朱丽慧 李金龙 王永欣 王立平 白雪冰
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: TiSiN-Cu涂层 多弧离子镀 结构 润滑 海水 机械性能 摩擦磨损
• 年，卷（期）: 2017,（11）
• 所属期刊栏目: 专题——海洋环境表面工程
• 页码范围: 96-103
• 页数: 8页
• 分类号: TG172.2
• 字数: 4045字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.014

摘要

目的 通过在TiSiN涂层中掺杂软金属Cu,提高TiSiN涂层的摩擦性能.方法 采用多弧离子镀技术,在316L不锈钢基体上沉积TiSiN-Cu涂层.用扫描电子显微镜(SEM)观察涂层的表面形貌,用X射线光电子能谱仪(XPS)和X射线衍射仪(XRD)来分析涂层的元素组成和相组成,通过纳米压痕硬度测试和摩擦磨损实验,表征不同Cu含量TiSiN-Cu涂层的力学性能和摩擦学性能.结果 Cu含量对TiSiN涂层的结构、硬度和摩擦性能有明显影响.Cu在涂层中主要以单质形式存在,由于与空气接触,涂层表面有少量的CuO.随着Cu含量的增加,TiN的晶粒尺寸先减小后增加,硬度先升高后降低.在Cu原子数分数为6.28%时,硬度达到最大值29.26 GPa.在干摩擦条件下,TiSiN-Cu涂层的磨损率在Cu原子数分数为12.93%时达到最低,为6.65×10-7 mm3/(N·m).在海水环境下,涂层的磨损率较大.结论 软金属Cu作为固体润滑颗粒可以明显改善TiSiN涂层的干摩擦性能,在海水条件下,摩擦与腐蚀的交互作用加速了涂层材料的损耗.