电弧离子镀电磁线圈电压对TiAlN 涂层结构及性能的影响

• 作者: 唐鹏 李洪 杨鸿泰 林松盛 石倩 苏一凡 郭朝乾 韦春贝
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 线圈电压 TiAlN涂层 力学性能 耐磨性 结构及性能
• 年，卷（期）: 2019,（9）
• 所属期刊栏目: 膜层材料与技术
• 页码范围: 273-279,292
• 页数: 8页
• 分类号: TG174.442
• 字数: 3876字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.09.032

摘要

目的 揭示电弧离子镀过程中,电磁和永磁复合磁场耦合作用下电磁线圈偏压对TiAlN涂层结构及性能的作用规律,优化TiAlN涂层制备工艺.方法 采用电弧离子镀技术在M2高速钢基体表面沉积高Al含量Ti0.33Al0.67N涂层(TiAl靶,原子数分数,Ti:Al=1:2).改变电磁线圈电压,研究涂层微观组织结构、表面粗糙度、硬度、膜/基结合力和耐磨性的变化规律.结果在15～45 V范围内,电磁线圈电压小于30 V时,Ti0.33Al0.67N涂层内部致密;线圈电压大于30 V时,涂层内部变得疏松.线圈电压为15 V时,TiAlN涂层表面粗糙度最小,为0.2μm.随着线圈电压升高,Ti0.33Al0.67N涂层硬度增大,线圈电压为45 V时,Ti0.33Al0.67N涂层硬度达到最大,为3866HV0.025.随着线圈电压的升高,Ti0.33Al0.67N涂层膜/基结合力及耐磨性先增加后减小,线圈电压为15 V时,结合力最高,为95.4 N,磨损率达到最低,为1.62×10-15 m3/(N·m).结论在线圈电压较小时,随着电压的升高,作用于阴极靶材的磁场强度增加,阴极弧斑速度加快,每个弧光点维持时间缩短,能量降低,离化率升高,溅射出的液滴数量减少,涂层结构致密,粗糙度降低,硬度和耐磨性能升高;随着线圈电压进一步升高,磁场强度继续增大,弧斑运动受到的磁性束缚力增大,弧斑运动半径向靶材中心收缩,作用于固定位置的弧光累计时间更长,离化率降低,液滴增多,涂层综合性能下降.