物理氣相沉積法制備TiN,CrN,TiAlN及TiAlN-氮化復(fù)合涂層的性能研究.pdf

1、本文先采用物理氣相沉積中電弧離子鍍的方法在304不銹鋼，7Cr7Mo3V2Si，W6Mo5Cr4V2制備涂層，首先在304不銹鋼上制備TiAlN單層涂層，TiAlN/氮化雙層涂層，7Cr7Mo3V2Si上分別制備CrN涂層和TiAlN涂層，W6Mo5Cr4V2制備TiN涂層和TiAlN涂層。通過宏觀形貌觀察，顯微組織結(jié)構(gòu)分析，物相分析，耐蝕性，耐磨性，抗高溫氧化性等性能分析，得出具有優(yōu)異綜合性能的涂層。
　　通過掃描電子顯微鏡觀察

2、到304不銹鋼 TiAlN涂層與基體結(jié)合致密，無明顯缺陷，涂層與基體之間有元素互擴(kuò)散現(xiàn)象。TiAlN/氮化雙層涂層中TiAlN與基體之間有過渡層，致使TiAlN/氮化復(fù)合涂層的表面硬度高達(dá)1700HV左右，而單層涂層TiAlN硬度只有390HV，復(fù)合涂層的高硬度致使其具有高耐磨性，而單層涂層TiAlN耐磨性只優(yōu)于基體耐磨性。304不銹鋼屬于單一奧氏體相，腐蝕電位很高，耐蝕性較好，單層涂層TiAlN腐蝕電流比基體降低了，腐蝕速率降低了，腐

3、蝕方式主要是點(diǎn)蝕，耐蝕性得到提高，TiAlN/氮化雙層涂層腐蝕電位降低了，表面腐蝕形貌厲害，出現(xiàn)了很多腐蝕產(chǎn)物，耐蝕性較差。
　　7Cr7Mo3V2Si-CrN和TiAlN單層涂層與基體結(jié)合致密，涂層厚度在2um，CrN涂層硬度可達(dá)1188HV，TiAlN涂層硬度1496HV是7Cr7Mo3V2Si基體的2倍左右。TiAlN涂層高硬度致使具有高耐磨性。7Cr7Mo3V2Si表面有很多腐蝕產(chǎn)物，主要是晶間腐蝕，耐蝕性很差，TiAlN

4、涂層和CrN涂層的腐蝕電位比基體都正向提高，腐蝕電流都減小了，耐蝕性比基體都好，腐蝕方式主要是點(diǎn)蝕。
　　從W6Mo5Cr4V2-TiN和TiAlN涂層的截面形貌觀察出，涂層與基體之間結(jié)合致密，無缺陷。TiN涂層表面硬度達(dá)1397HV左右，TiAlN涂層表面硬度高達(dá)1492HV左右，比基體高270HV。TiAlN涂層磨損性較好，磨損的表面有裂紋，涂層沿著裂紋的方向開裂，但是還未脫落，TiN涂層磨損表面有很深的犁溝，出現(xiàn)了磨坑，磨坑

5、的位置涂層發(fā)生脫落。還研究了TiN,TiAlN涂層在500℃到900℃之間高溫氧化特性。從500℃到900℃中 XRD圖譜分析可知，TiN涂層在700℃時涂層表面有 TiO2,氮元素以氮?dú)庑问揭呀?jīng)逸出涂層表面，800℃時涂層表面生成了三氧化二鐵，氧原子已經(jīng)進(jìn)入基體，與基體發(fā)生反應(yīng)，涂層已經(jīng)失效；TiAlN涂層在900℃時氧化產(chǎn)物有相TiO2，從微觀表面發(fā)現(xiàn)表面產(chǎn)生了很多氧化產(chǎn)物團(tuán)簇在一起，表面已經(jīng)沒有氮元素，涂層失去了保護(hù)基體的作用，發(fā)