论文部分内容阅读
本文采用多弧离子镀技术,粉末热压烧结TiAl合金靶,在硬质合金和高速钢基体上沉积单层TiAlN,5层TiAlN/TiN和20层TiAlN/TiN涂层,研究了三种表面形貌、物相结构、摩擦磨损性能、抗氧化性能和耐腐蚀性能。
形貌分析表明三种涂层表面均有颗粒和凹坑的存在。其中单层涂层表面的颗粒和凹坑的密度最大,5层涂层的表面颗粒密度稍小,粒径大小分散,大颗粒居多。20层涂层的表面较为平整,颗粒和凹坑密度较小,多为小颗粒。三种涂层在室温时均显示B1-NaCl面心立方结构,具有(200)择优取向。
摩擦磨损实验表明,20 层 TiAlN/TiN复合涂层的比磨损率低于5层TiAlN/TiN复合涂层,所以增加涂层的复合层数可以提高涂层的抗磨损性能。两种涂层的常温磨损机理均为塑性疲劳剥落磨损,兼有磨粒磨损。
三种涂层均表现出良好的抗氧化性能。从单层 TiAlN 到5层和20层TiAlN/TiN复合涂层,其抗氧化能力逐渐提高。单层TiAlN涂层600℃开始氧化,5层涂层在700℃时出现Al<,2>0<,3>和Ti0<,2>的衍射峰,20层涂层直到750℃依然没有出现明显的氧化产物,从而显示出较强的抗氧化能力。氧化起始于在涂层的缺陷处,最终导致涂层表面出现条状剥落。增加涂层的复合层数可以有效的提高涂层抗氧化能力。
在NaCl中性溶液中,随着复合层数的增加,涂层的耐腐蚀性能增加。具体表现为腐蚀电流逐渐减小、腐蚀电位向正方向移动、微孔电阻增大。EIS谱图显示腐蚀是由原电池反应所造成。在H<,2>SO<,4>酸性溶液中,层数增加同样可以增加涂层的耐腐蚀性能,三种涂层均出现钝化现象。腐蚀后的形貌图和EIS谱图揭示了涂层的腐蚀机理为孔蚀。