多弧离子镀制备TiAlCN和TiAlN涂层的结构和摩擦磨损性能

• 作者: 段佳妮 李文正 赵春蕾 赵远 董敏鹏 袁志威 李金龙
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 离子镀 TiAlCN TiAlN 结构 硬度 结合力 摩擦磨损
• 年，卷（期）: 2022,（4）
• 所属期刊栏目: 摩擦磨损与润滑|Friction, Wear and Lubrication
• 页码范围: 139-148
• 页数: 10页
• 分类号: TG174.442|TH117
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.04.013

摘要

目的 对比研究TiAlCN和TiAlN涂层的结构、塑韧性、结合力和摩擦磨损性能.方法 采用多弧离子镀技术制备了TiAlCN和TiAlN涂层.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)研究了涂层的微观形貌、元素和物相组成.通过纳米压痕、纳米划痕、划痕测试仪和摩擦磨损实验研究了涂层的硬度、塑韧性、结合力和摩擦学性能.结果 TiAlCN和TiAlN涂层表面均匀致密,有明显的柱状晶结构特征.TiAlN涂层的硬度(29.4±2.2)GPa大于TiAlCN涂层的硬度(22.5±1.1)GPa.TiAlCN涂层的H/E、H3/E*2、塑韧性和结合强度优于TiAlN涂层.大气环境摩擦时TiAlN和TiAlCN涂层的摩擦因数分别为0.80和0.38,TiAlCN涂层的摩擦因数远低于TiAlN.TiAlN和TiAlCN的磨损率分别为1.4×10?5 mm3/(N·m)和9.1×10?6 mm3/(N·m),TiAlCN涂层具有更低的磨损率.结论 碳元素的掺入可以明显改善TiAlCN涂层的塑韧性和摩擦磨损性能,这主要归因于TiAlCN涂层优异的抗变形能力和无定形碳的润滑作用.