氧气流量对电弧离子镀TiAlON涂层结构和性能的影响

• 作者: 王晨丞 范洪远 李之旭 鲜广 赵海波 何洪
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: TiAlON涂层 氧气流量 电弧离子镀 结构和性能 抗氧化性 结合强度
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 所属期刊栏目: 摩擦磨损与润滑
• 页码范围: 331-339
• 页数: 9页
• 分类号: TG174.442
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.01.029

摘要

目的 探究氧气流量对电弧离子镀制备的TiAlON涂层结构和性能的影响.方法 在高速钢表面,使用自制的电弧离子镀设备,在不同的氧气流量下制备了不同O含量的TiAlON涂层.采用EDS结合XPS对涂层的成分进行分析,采用XRD对涂层的晶体结构进行分析,采用SEM对涂层的表面形貌进行分析,采用努氏硬度表征了涂层的硬度,使用压痕法和划痕法对TiAlON涂层的结合强度进行分析,将样品在900℃条件下保温1 h,对热处理后涂层的表面形貌和成分进行了分析.结果 氧气流量从30 mL/min增加到120 mL/min时,涂层中的O原子数分数从57.48％增加到62.32％.涂层中N含量极少,在1.51％以内.XRD结果表明,TiAlON涂层的主要组成物相为氧化钛,并以(200)晶面的取向占主导.随着氧气流量的增加,涂层表面的液滴和孔洞的数量和大小先增加后减少,涂层的硬度和结合强度受氧气流量的影响不大.涂层经过高温热处理后,当氧元素原子数分数低于60.55％时,涂层表面出现剥落、鼓包、基体元素扩散等现象,当氧元素原子数分数增加到61.20％时,在涂层表面未发现该现象.结论 氧气流量与TiAlON涂层的抗高温氧化性正相关,氧气流量的增加改变了电弧放电状态,从而对表面质量有较大影响,涂层的硬度和结合强度受氧气流量的影响不大.