电弧离子镀梯度(Ti,Al)N涂层的结构与机械性能研究

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电弧离子镀TiN涂层陶瓷刀片的力学性能和界面结构

将试样装入镀膜室，接通电弧电源，引弧后．调整电流为６Ａ，接通试样负偏压电谭，０坷整电压为５０，并进行Ｔ离子轰击１ｍｉ０Ｖｉ０ｎ，并进行溅射清洗．然后通入氮气，控制氮气分压为０２Ｐ．￣ｌａ，工件负偏压为１００Ｖ，进行ＴＮ涂层沉积沉积时间为４ｎｎ沉积０￣３０ｉ５ｆｉ
３结果和讨论
３１．Ｔｉ涂层陶瓷刀片的力学性能Ｎ为评价ＴＮ涂层对陶瓷刀片表面改性的效果，本研究比较了加涂层前后刀片的抗弯强ｉ度和Ｗｅｕｌ数，如图１示．其中口表示试样抗弯强度，Ｆ表示断裂概率，其大小为ｉｌ模ｂ所
完毕后，切断所有电源，停止通氮气．２３测试．采用三点弯曲法测量陶瓷刀片涂层前后的抗弯强度，分别使用１０个试样，加载速率
０ｉｎｎｎｆ．用Ｈｔｃｉ－２５ｍ／ｉｉｈＳ５０型扫描电子显微镜（Ｅ．观察涂层前后的表面形貌和断面ａＳＸ）Ｉ形貌；采用Ｄｍｘ２０／￣－４０型ｘ射线衍射仪（Ｒ）ＸＤ对涂层试样进行物相分析，扫描速度为４／ｉ。ｒｎ，步长为０２，铜靶射线管工作电压４ｋａ．。００Ｖ，电流１００ｍＡ；用ＣｍｅａＩＦ型二ａｒＭＳ６次离子质谱仪（Ｉ）析膜基界面元素分布．ＳＭＳ分
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电弧离子镀TiN／TiAlN复合涂层摩擦磨损性能研究

图１（）和图１（）分别显示了５层和２ａｂ０层涂层的表面显微状况．从图中可以看出，５层涂层表面颗粒密度较大，粒径大小分散，且大颗粒居多．２涂层表面颗粒密度较小，多为小颗粒．使０层用轮廓仪分别测得５层和２０层ＴＮＴＡＮ涂层的粗ｉ／ｉ１
步提高，复合ＴＡＮＣＮ的抗氧化温度高达ｉ１／ｒ
．
９０％ｊ０
目前，制备复合涂层的方法主要包括磁
速计算出总磨损体积，而求得比磨损率ＷＲ，从并以ＷＲ评价材料的磨损性能．磨损率为
Ｗ＝Ｒ（ＬＦ）（）１
明，这两种涂层均为典型的Ｂ．ａ１面心立方结构，且均呈（０１ＮＣ２０）择优取向．两种涂层表面光滑平整，
粗糙度分别为０３．２和０１，硬度为１７Ｈ．１０Ｖ和２００Ｖ．２４０Ｈ０层复合涂层的摩擦系数和比磨损率低于５层，表明增加复合层数有利于提高涂层的耐磨损性能，涂层的磨损机理为磨粒磨损．
控溅射离子镀和电弧离子镀沉积．前者制备的涂层厚度均匀，组织致密，但沉积速率较低，电弧离子镀蒸发率高，膜基结合力好，在工业领域应用较为
广泛．本文分析电弧离子镀方法制备的ＴＮｉ／ＴＡＮ复合涂层在较低转速下的摩擦磨损性能．ｉ１

多弧离子镀DLC涂层的结构与力学性能文献综述

多弧离子镀DLC涂层的结构与力学性能文献综述1.1多弧离子镀概述1.1.1多弧离子镀概念多弧离子镀与一般的离子镀相比有很大区别。

多弧离子镀采用弧光放电，而不是传统离子镀的辉光放电以进行沉积。

简单说，多弧离子镀的原理就是将阴极靶作蒸发源，通过靶与阳极壳体之间的弧光放电，使靶材蒸发，从而在空间中形成等离子体，对基体进行沉积。

离子镀技术是结合了蒸发与溅射技术而发展的一种 PVD 技术。

它对产品，特别是刃具之类的工具表面起着装饰和提高寿命的作用。

多弧离子镀最早起源于苏联，美国于1980 年由 Multi-arc 公司引进，是上世纪 80 年代兴起的高新表面处理技术，Multi-arc 公司推广并使之实用化，它的发明使薄膜技术进入了一个崭新的阶段。

在随后的几十年的时间里，该技术有了突飞猛进的发展。

至今欧美国家仍然大力发展多弧离子镀膜技术。

[1]1.1.2多弧离子镀的基本结构多弧离子镀的基本组成包括真空镀膜室，阴极弧源，基片，负偏压电源，真空系统等。

阴极弧源是多弧离子镀的核心，它所产生的金属等离子体自动维持阴极和镀膜室之间的弧光放电。

微小狐班在阴极靶面迅速徘徊，狐班的电流密度很大，电压为20V左右。

由于微弧能量密度非常大，狐班发射金属蒸汽流的速度可达到10的8次方m/s.阴极靶本身既是蒸发源，又是离化源。

外加磁场可以改变阴极狐班在靶面的移动速度，并使狐班均匀，细化，以达到阴极靶面的均匀烧蚀，延长靶的使用寿命。

[1]在靶面前方附近形成的金属等离子体，有电子，正离子，液滴和中性金属蒸汽原子组成，由于金属蒸汽原子仅占很小部分（低于百分之二），因而在基片上沉积的粒子束流中几乎全部由粒子和液滴组成。

为了解释这种高度离化的过程，已建立了一种稳态的蒸发离化模型。

该模型认为，由于阴极狐班的能流密度非常大，在阴极的表面上形成微小熔池，这些微小熔池导致阴极靶材的剧烈蒸发。

热发射和场至发射共同导致电子发射，而且电子被阴极表面的强电场加速，以极高的速度飞离阴极表面，在大约一个均匀自由程之后，电子与中性原子碰撞，并使之离化，这个区域称之为离化区。

TiAIN涂层材料的制备及性能研究

、
ｄｔｏｅｉｔｎｅｕｔｅｆｒｎｅａｉｎｒｓｓａｃ，ｃｔｉｐｒｏｍａｃｇｎ
表面涂层技术的发展与应用对刀具性能的改善和切削加工技术的进步发挥了十分关键的作用，涂层刀具已成为现代刀具的重要标志。常用的刀具涂层材料主要有ＴＣＴＮ、ｉ、ｉＡ３Ｔｌ、Ｎ、Ｂ０ＣＮ等［］其中，ｉ１，ＴＮ涂层工艺最成熟、应用
ＬｎｔｏＪＡｉＫＵＡＮＧｎＧＵＯｈｎｉＥＨｕｍｉＩＴｏｇａ，ＩＢ，Ｍｉ，Ｃｕｗｅ，ＮｉｎＷ
（ｈｌｆＭｅａｌｒｙａｄＭａｅｉｌｇｎｅｉｇｈｎｑｎｉｅｓｔｆＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙ，Ｃｈｎｑｎ０３１ｃｓｏｔｌｕｇｎｔｒａｓＥｎｉｅｒｎ，ＣｏｇｉｇＵｎｖｒｉｏｃｅｃｎｃｎｌｇｏｙｏｇｉ４１３）ｇＡｂｔａｔｓｒｃＴｉＮｏｔｎｓｗｅｅｄｐｓｔｄｂｌｉｒｎｐａｉｔｎｅｅｄｎａｇｔｎＹＧ６ｃｒｉｅｔｅＡ１ｃａｉｒｅｏｉｅｙｍｕｔａｃｉｌｔｎｗｉｈｉｄｐｎｅｔｔｒｅｓｏｇ — ｏｇａｂｄ，ｈ
对Ａ及Ｔ含量有较明显的影响。在干式切削条件下，ｉｌｌｉＴＡＮ涂层刀具的使用寿命是未涂层刀具的３倍。
关键词ＴＡＮ涂层电弧离子镀微观结构膜基结合力高温氧化性切削性能ｉ１
ＰｅａａｉｎａｄＰｏｅｔｅｆＴｉＮａｉｇＭａｅｉｌｒｐｒｔｏｎｒｐｒｉｓｏＡｌＣｏｔｎｔｒａｓ

TiAlCrN涂层的研究现状及发展前景

2 TiAlCrN硬质涂层沉积工艺参数 TiAlCrN 硬质涂层沉积过程中需要经历：基体选择、
靶材选择、N2 分压、衬底偏压、沉积温度等工艺参数的选择，选择不同的工艺参数将对制备的 TiAlCrN 硬质涂层性能产生影响 [5]。
176 世界有色金属 2021年 1月上
靶材选择主要对使用多弧离子镀技术制备 TiAlCrN 硬质涂层产生较大影响，靶材选择主要分为两大类，第一类为靶材的成分选择，使用不同含量的靶材制备出的 TiAlCrN 硬质涂层成分也不同，成分选择将在第三部分详细阐述；第二类为直接选择合金靶材还是多个靶材共用。多个靶材共用制备 TiAlCrN，但是在沉积中多个靶材循环使用制得的 TiAlCrN 涂层成分不均匀，且不能够确定涂层各元素准确的化学计量比，制备出的 TiAlCrN 性能。直接利用合金靶材制备 TiAlCrN 涂层，由于合金靶材的成分均匀对于实验操作难度和参数的控制较为简便，更加容易制备出成分均匀致密的 TiAlCrN 硬质薄膜。
1 TiAlCrN硬质涂层制备方法 TiAlCrN 硬质涂层制备常用方法分为三大类：磁控溅
射沉积、多弧离子镀和电弧 / 溅射一体技术。磁控溅射是将
收稿日期：２０２０－１２作者简介：付泽钰，男，生于１９９６年，汉族，湖北十堰人，硕士研究生，研究方向：多弧离子镀技术研究与应用。
高能量粒子轰击靶材后产生高能量金属离子进行沉积。磁控溅射沉积具有沉积速率较高、可镀基体靶材较多（大多金属、半导体材料都可以作为基体）、实验设计简便、镀膜质量好、工艺可控制性高等优点，由于其金属离化率且在 N2 分压较大时容易造成“靶中毒”现象，部分研究学者研究出闭合场非平衡磁控溅射和高功率脉冲磁控溅射等技术制备 TiAlCrN 硬质涂层。

电弧离子镀TiN和TiAlN薄膜的机械性能研究

电弧离子镀TiN和TiAlN薄膜的机械性能研究谢婷婷;肖若领;徐焱良;康剑莉【摘要】采用电弧离子镀在高速钢表面沉积TiN和TiAlN薄膜,并比较两种薄膜的机械性能.为模拟实际生产情况,利用对外开展技术服务的机会,沉积薄膜同时在真空腔室内放置近1 000支冲棒.基材高速钢经镀2.0μmTiN和1.8μm TiAlN薄膜后硬度分别提高至2 661HK、3 570HK左右.由于Al原子的固溶强化作用,镀TiAlN薄膜硬度提高比TiN薄膜更为显著.TiA1N薄膜与基材的结合力明显低于TiN薄膜,适用于受力较小的工作条件,这可能是由于薄膜塑性较差及内应力较大共同影响所致.【期刊名称】《温州职业技术学院学报》【年(卷),期】2015(015)001【总页数】4页(P55-58)【关键词】电孤离子镀;TiN;TiAlN;薄膜;沉积;硬度;结合力【作者】谢婷婷;肖若领;徐焱良;康剑莉【作者单位】温州职业技术学院温州市材料成型工艺与模具技术重点实验室,浙江温州 325035;温州职业技术学院温州市材料成型工艺与模具技术重点实验室,浙江温州 325035;温州职业技术学院温州市材料成型工艺与模具技术重点实验室,浙江温州 325035;温州职业技术学院温州市材料成型工艺与模具技术重点实验室,浙江温州 325035【正文语种】中文【中图分类】TG174.444现代制造业迅猛发展，工具在高速、高温、冲击、重载等恶劣条件下工作，往往因表面磨损、腐蚀及高温氧化等而失效。

在钻头、丝锥、刀具等工具表面涂覆一层硬质耐磨保护膜，可显著提高使用性能，延长使用寿命。

工业上，应用最为广泛的硬质耐磨保护膜主要有TiN和TiAlN薄膜[1-4]。

目前，制备TiN和TiAlN薄膜的方法主要有化学气相沉积技术（CVD）[1-2]和物理气相沉积技术（PVD）[3-4]。

与传统的电镀、化学镀技术相比，气相沉积技术绿色环保，对环境无污染，不存在废气、废液等问题。

电弧离子镀

电弧离子镀
电弧离子镀是一种高效的表面处理技术，它可以在金属表面形成一层坚硬、耐磨、耐腐蚀的涂层，提高金属的使用寿命和性能。

本文将从电弧离子镀的原理、应用和优缺点三个方面进行介绍。

电弧离子镀的原理是利用高温电弧将金属材料蒸发成离子，然后通过电场加速离子，使其沉积在工件表面形成涂层。

电弧离子镀的工艺流程包括清洗、预处理、电弧离子镀和后处理等步骤。

其中，清洗和预处理是非常重要的步骤，它们可以去除工件表面的污垢和氧化物，提高涂层的附着力和质量。

电弧离子镀的应用非常广泛，它可以用于金属表面的硬化、防腐、耐磨、导电和美化等方面。

例如，电弧离子镀可以在汽车发动机的气门、曲轴等部件表面形成硬质涂层，提高其耐磨性和耐腐蚀性；电弧离子镀还可以在手机、电脑等电子产品的金属外壳表面形成金属质感的涂层，提高产品的美观度和质感。

电弧离子镀的优点是涂层质量高、附着力强、硬度高、耐磨性好、耐腐蚀性强、导电性好等。

但是，电弧离子镀也存在一些缺点，例如设备成本高、工艺复杂、涂层厚度不易控制、涂层成分不易调节等。

此外，电弧离子镀还存在一些环境和安全问题，例如电弧放电会产生大量的氮氧化物和臭氧等有害气体，需要进行排放和处理。

电弧离子镀是一种高效的表面处理技术，它可以在金属表面形成坚
硬、耐磨、耐腐蚀的涂层，提高金属的使用寿命和性能。

电弧离子镀的应用非常广泛，但是也存在一些缺点和环境安全问题，需要在实际应用中加以注意和解决。

电弧离子镀TiN-Ti纳米多层膜的力学性能

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
电弧离子镀TiN/Ti 纳米多层膜的力学性能
采用多弧离子镀技术，在不同沉积参数下合成具有纳米调制周期的TiN/Ti 多层膜。

利用X 射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、XP-2 台阶仪、XP 型纳米压痕仪、X 射线能谱仪(EDS)研究了调制周期对TiN/Ti 纳米多层膜微观结构、表面形貌以及力学性能的影响。

结果表明，膜层由TiN 和Ti 交替组成，不存在其它杂相，且TiN 薄膜以面心立方结构沿(111)密排面择优生长；TiN/Ti 多层膜外观致密、平滑、颜色均匀金黄，随着调制周期的减小，薄膜表面大颗粒数量和尺寸均减小，且氮含量逐渐升高，膜层硬度呈现出增大的趋势。

近年来，物理气相沉积法制备的薄膜硬度高，化学性能稳定，并且具有
良好的摩擦性能等优势，被广泛应用于刀具、模具、各种耐磨零件以及微电子等领域之中，但在550℃的高温下易氧化生成TiO2，影响其性能。

随着加工要求的不断提高，研究综合性能更优良的薄膜显得越来越重要。

人们通过改进工艺，例如：用磁过滤方法过滤大颗粒液滴、用复合镀方法优化薄膜性能，以及掺入其他金属，如Al、C、Cr、Zr 等，这些方法均对薄膜性能有一定程度的提高。

据文献报道，多层膜组成材料的结构特点以及各层间的复杂界面情况，均能够改善膜层的韧性和抗开裂性能。

但目前，对其性能的研究还较少，本文在TiN 涂层和多层结构的基础上，采用多弧离子镀方法制备TiN/Ti 多层膜，分析研究调制周期对其结构及其性能的影响。

1、实验
采用国产SA-700 6T 多弧离子镀膜在高速钢基体上制备TiN/Ti 多层膜，研究不同调制周期对TiN/Ti 多层薄膜力学性能的影响。

PCrNi3MoVA钢表面电弧离子镀Ti0.7Al0.3N涂层的性能研究

２ｃｏｌｆＥｕｐｎｇｎｅｉｇｈｎａｇＬｇｎｎｖｒｉ，Ｓｅｙｎ０８ｉｏｉｇｈｎ）．ＳｈｏｑｉｍｅｔＥｎｉｅｒｎ，ＳｅｙｎｉｏｇＵｉｅｓｔｈｎａｇ１１，Ｌａｎｎ，Ｃｉａｏｙ１６
ｃａｉｓｉｃｅｓｓａｒｘｍａｅｙｂａｔｒｏ．ｎｃｍｐｒｓｎｗｉｈｔｏｈＣｒ３Ｍｏｏｔｎｇｎｒａｅｐｐｏｉｔｌｙａｆｃｏｆ６５ｉｏａｉｏｔｔａｆｔｅＰＮｉＶＡｔｅ．Ｔｈｈｓｅ１ｅｗｅｒｍｅｈｎｓｉｏ７ｏ３ｃａｉｓｃｎｂｉｌｈｒｃｅｉｅｙａｈｓｖｎｃｏａｒｓｖａａｃａｉｍｎＴｉＡ１Ｎｏｔｎｇａｅｍａｎｙｃａａｔｒｚｄｂｄｅｉｅａｄｍｉｒ ‘ ｂａｉｅｗｅｒｗｈｉｈｍｉａｔｗｅｒｍｅｈｎｓｆｒｔｅＰＣｒ３ｏｌｔｅｄｏｎｎａｃａｉｍｏｈｅＮｉＶＡｔｅｒｅｅｅａａｉｅｗｅｒａｄｐａｔｏＭｓｅｌａｅｓｖｒｂｒｓｖａｎｌｓｉｆｗ．ｃｌｔｅｃｅｃｅｔｏｔａｙｓａｅｆｉｔｏｆｔｅＴｉ７０３ｃａｉｇａｅｏ０．２ｔ５，ｗｈｃｓｌｗｅｈｏｆｉｎｆｓｅｄ —ｔｔｃｉｎｏｈ０Ｎｏｔｎｓｒｎｇｄｆｍ５ｏ０．７ｉｒＡ１ｒｉｈｉｏｒｔａｈｔｏｈｈｎｔａｆｔｅＰＣｒ３ＭｏＮｉＶＡｔｅａｇｄｆｏ０．ｔ．．Ｔｈｘｄａｉｎｔｓｓａｅｐｒｏｍｅａ５ｓｅｌｒｎｅｒｍ７３ｏ０７８ｅｏｉｔｏｅｔｒｅｆｒｄｔ７０

铝和镁合金上电弧离子镀(Ti,Al)N梯度涂层的比较

ｉｇ．ＡｌｇｆｘｅｉｅｔｗｓｏｅＴｅｇａｅＴ，１Ｎｃａｉｇｗｔ６ｍｔｉｎｓｗｒｐｅａｅｎＡｌｙｎｓｒｅｏｐｒｎａｎ．ｈｄｄ（ｉＡ）ｏｔｓｉ０ａｅｍｓｄｒｎｈｃｅｓｅｅｒｐｒｄｏ１ｌｈｋａｏｓｂｔｔｂｌ．Ｈｏｅｅ。ｈａｅＴ，１ＮｃａｉｇｏＺＭｇａｏａｉｌｏｕｅｍａｎｓ．ＳｍｕｓａｙＡＰｒｅｗｖｒｔｅｇｄｄ（ｉＡ）ｏｔｓｎＡ３ｌｙｅｓｙｆｌｆｄｅｔｔｇｅｉｏｅｒｎ１ｌｌａｏｈａ
Ｃｏａｉｎｏｅ（ｉＡ１ＮｃａｉｇｎＡＩｎｌｙｓｂｔａｅｂＰｍｐｒｏｆｔｓｈＴ，）ｏｔｓｏｄＭｇａｌｕｓｒｔｙＡＩｎａｏ
ＳＮｉｏｇ，ＩＦｎＣＮｉｉ，ａＯＧＧｕ－ｎＬｅｇ，ＨＥＬ－ａＤＵＨｏｈｊ
涂层中，和Ａ原子比近似为１１与靶材的成分相同。得出结论：过改变沉积过程中Ｎｌ：，通气的分压，以在铝合金衬底上沉积出可硬度和成分梯度变化的厚涂层，在镁合金上涂层极易脱落；合金上的梯度厚涂层可以解决衬底材料硬度低而涂层硬度高所存在但铝
２．ＤｅａｔｎｆＭａｅａｓＳｒａｅＥｎｉｅｒｎｐｒｍｅｔｏｔｒｌｕｆｃｇｎｅｇ，ＩｓｉｕｅｏｅａｓａｃｉｉｎｔｔｔｆＭｔｌＲｅｅｒｈ，ＣｈｎｅｅＡｃｄｍｙｏｃｅｃｉｓａｅｆＳｉｎｅ，

PVD法制备(Ti,Al)N薄膜及其性能表征

P V D 法制备（Ti ，Al )N 薄膜及其性能表征冷长志(杭州云度新材料科技有限公司，浙江富阳311400)摘要：在PVD 阴极电弧系统中，本文镀膜条件分别采用基片偏压为100V 和电弧电流偏压为70a ,在氮气压力为1、1.5和2Pa的条件下，涂膜时间设定为1.30h 。

结果表明，不同氮气压下沉积的薄膜的相结构、薄膜厚度和附着力没有显著差异。

然而，显微照片显示，用1.5Pa 的反应气体制备的薄膜比在另外两种压力下制备的薄膜表面光滑，液滴较少。

关键词：PVD 法；CTi,Al)N 薄膜；性能表征中图分类号：TB383文献标识码：A文章编号：1671-2064(2020)21-0053-02China Science & Technology Overview工艺设计改造及检测检修1. P V D 法在（T i ，A l )N 制备中的应用物理气相沉积（PVD )耐磨涂层在金属切削和金属板材成形等领域得到了广泛的应用。

根据沉积参数，如偏置电压、氮气压力、电弧电流和温度，可以预期涂层性能的范围很广。

PVD 涂层含有较高的残余应力，可以有利于提高耐磨性和硬度，但另一方面可能降低附着力，需要更好地了解工艺参数对残余应力形成的重要性及其与涂层分层的关系[1义2. (T i ，Al )N 薄膜制备(Ti ,Al )N 是一种表面改性材料，用于各种工程应用，如刀具和模具。

在物理气相沉积（PVD )涂层技术中，阴极电弧技术是一种附着力好、粒子能量高、等离子体密度很高的涂层技术，在耐磨涂层工艺中起着重要作用。

有研究学者研究了铝含量对Tipx Alx N 薄膜性能的影响。

结果表明，随着铝含量从0增加到0.6，薄膜硬度从2000提高到3200HV 。

当铝含量大于0.7时，硬度急剧下降。

结果表明，叫气体压力越高，（Ti ，Al )N 的硬度越高。

以50at%Ti 和50at %A l 为靶材，在不同N 2压力下制备(Ti ,Al )N 薄膜，并对薄膜的性能和形貌进行了研究。

偏压对挡板电弧离子镀TiAlN涂层性能的影响

ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃｌａｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｏａｔｉｎｇｓｗｅｒｅｃｈｒａａｃｔｅｉｒｚｅｄｂｙＳＥＭ（ＥＤＳ），Ｘ—ｒａｙｄｉｆｒａｃｔｉｏｎ，ｍｉｅｒｏｈａｒｄｎｅｓｓｔｅｓｔｅｒａｎｄｗｅｒａｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔｓ．
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｉＡ１Ｎｃｏａｔｉｎｇｗａｓｄｅｐｏｓｉｔｅｄｏｎ１Ｃｒｌ１Ｎｉ２Ｗ２ＭｏＶｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｂｙａｒｃｉｏｎｐｌｍｉｎｇｗｉｔｈａｓｈｉｅｌｄｅｄｐｌａｔｅｉｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅｒｏｕｎｄｅｄｐｌａｔｅｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅｄｉａｍｅｔｅｒｓａｔｈｅｔａｒｇｅｔｗａｓｐｌａｃｅｄｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅＴｉ５０Ａ１５０ａｌｌｏｙｔａｒｇｅｔａｎｄｔｈｅｓｕｂｓｔｒａｔｅｈｏｌｄｅｒ．Ｔｈｅｄｅｐｏｓｉ－ｔｉｏｎｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｎｕｎｄｅｒｈｅｔｂｉｓａｖｏｌｔａｇｅｏｆ０Ｖ，１５０Ｖ，３５０Ｖ，５５０Ｖ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｍｅｃｈａｎｉｃｌａａｎｄ

机械表面涂层的性能与制备研究

机械表面涂层的性能与制备研究引言：随着现代机械制造技术的发展，高性能机械表面涂层的研究和应用变得日益重要。

机械表面涂层不仅能够提高材料的硬度和耐磨性，还可以改善机械件的摩擦性能和耐腐蚀性。

本文将探讨机械表面涂层的性能与制备研究，包括涂层类型、性能影响因素以及常见的制备方法，旨在为机械工程师和研究人员提供一些参考和启示。

一、涂层类型：机械表面涂层的类型多种多样，常见的包括钛涂层、铬涂层、碳化物涂层、氮化物涂层等。

这些涂层材料的选择与机械表面所需的性能密切相关。

例如，钛涂层可以在表面形成一层薄膜，提高材料的硬度和附着力；碳化物涂层可以增强机械件的耐磨性和抗腐蚀性。

二、性能影响因素：1. 材料选择：涂层材料的选择对机械表面涂层的性能起着关键作用。

不同材料具有不同的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，因此需要根据具体的应用需求来选择合适的材料。

2. 涂层厚度：涂层的厚度对其性能具有直接影响。

一般来说，较厚的涂层能够提供更好的耐磨性和耐腐蚀性，但也会增加摩擦力。

3. 涂层结构：涂层的结构也是影响其性能的重要因素。

例如，单层涂层和多层涂层在硬度和摩擦性能方面可能存在差异。

此外，晶粒结构和晶格对涂层性能也有重要影响。

三、制备方法：机械表面涂层的制备方法主要包括物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）两种。

1. PVD：PVD是一种通过物理手段将固态材料转变成蒸汽，再沉积在受体表面的方法。

常见的PVD方法包括磁控溅射、电弧离子镀和激光等离子体沉积。

这些方法可以制备均匀、致密且卓越性能的涂层。

2. CVD：CVD是一种通过化学反应将气态气体沉积在材料表面形成涂层的方法。

它可采用气相反应或热分解等方式，制备复杂的化学组成和晶体结构的涂层。

不同的制备方法具有各自的优点和局限性，选择合适的制备方法需要综合考虑涂层的性能要求和制备成本。

结论：机械表面涂层的性能与制备研究是当前机械工程领域的一个热门研究方向。

通过选择合适的涂层材料、优化涂层厚度和结构，以及采用适当的制备方法，可以获得具有优异性能的机械表面涂层。

CrAlN纳米复合涂层的组织结构及切削性能研究

第54卷•第4期•2021年4月m CrAIN纳米复合涂层的组织结构及切削性能研究王欣\范其香、王铁钢、曹凤婷\罗忠红2(1.天津职业技术师范大学天津市高速切削与精密加工重点实验室，天津 300222;2.天津柏玉腾飞科技有限公司，天津 300222)[摘要]目前对CrAIN涂层的研究主要集中在组织结构、力学性能和抗高温氧化性能等方面，对涂层的切削性能研究较少。

采用电弧离子镀和脉冲直流磁控溅射共沉积技术制备了一种CrAIN纳米复合涂层，采用XRD、扫描电镜、纳米压痕仪、划痕仪等分析了涂层的组织结构和力学性能。

结果表明：CrAIN纳米复合涂层以fcc-(Cr，AI)N 相为主，同时含有少量的hep-A1N相，涂层具有明显的（111)择优取向。

由于A1元素的固溶强化效应，CrAIN涂层的硬度高达31.9 GPa。

涂层与基体之间结合良好，结合力高达85.6 N。

针对45钢切削，测试了CrAIN纳米复合涂层刀具的切削性能，并利用热成像仪测试了切削区温度。

测试结果表明：以后刀面磨痕宽度0.3 m m为磨钝标准，CrAIN纳米复合涂层刀具的切削时间明显比无涂层刀具切削时间要长，约为无涂层刀具切削时间的3倍。

在切削过程中，涂层刀具的切削温度也更低些。

这是因为CrAIN纳米复合涂层中A1固溶于CrN晶格中，通过固溶强化作用提高了涂层硬度，使CrAIN纳米复合涂层具有更高的耐磨性，同时降低了刀具表面的摩擦系数，延长了刀具的使用寿命。

[关键词]CrAIN纳米复合涂层；组织结构；力学性能；切削性能[中图分类号]TG174.444 [文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2021)04-0063-06The Microstructure and Cutting Property of CrAIN Nanocomposite CoatingW A N G X i n1 ,F A N Qi-xiang1 ,W A N G Tie-gang1 ,C A O Feng-ting1 ,L U O Z h o n g-h o n g2(1. Tianjin University of Technology and Education, School of Mechanical Engineering, Tianjin 300222, C h i n a；2. Tianjin Baiyutengfei Technology Co. Ltd., Tianjin 300222, China)Abstract：T h e previous studies of C r A I N nanocomposite coating are mainly focused on the structure, mechanical performance, high -temperature oxidation resistance, but there are few reports on the cutting property of coatings. In this w o r k, a C r A I N nanocomposite coating was deposited by arc ion plating and pulsed D C magnetron sputtering co -deposition technology,and the microstructure and mechanical property of the coating were studied by m e a n s of X-r a y diffraction (X R D) , scanning electron microscopy (S E M) ,nano -indentation and scratch tester. R esults showed that the C r A I N nanocomposite coating was composed of f c c-(C r,A l)N phase mainly and a few h e p-A I N phase, and the preferential orientation of C r A I N nanocomposite coating was the (111) crystal plane. O w i n g to the solid solution strengthening effect of A1 element,the hardness of C r AIN coating reached the value of 31.9 GPa. The coating was well adhesive to the substrate, and the highest critical load was u p to 85.6 N. Moreover, the cutting property of C r A I N nancomposite coating was tested by cutting 45 steel, and a thermal imager was used to measure the temperature of cutting zone. T h e test result showed that the cutting time of the C r A I N nanocomposite coating was 3 times longer than that of u ncoated cutting tool w h e n the cutting width of tool flank reached 0.3 m m, which was used as blunt standard. In addition, the C r A I N nanocomposite coating possessed lower cutting temperature than uncoated cutting tool during the cutting process. This might be contributed to that in C r A I N nanocomposite coating, A1 was soluble in the C r N lattice, and the hardness of the C r A I N coating was improved by solution strengthening effect, which endowed the C r AIN nanocomposite coating with higher wear resistance, lower the friction coefficient and longer tool service l i f e.K e y w o r d s：CrAIN nanocomposite coating；microstructure； mechanical properties；cutting property〇前言随着制造业的飞速发展，干切削技术的应用越来越普遍，但面对一些难加工材料，普通刀具在加工时效率较低，切削寿命较短[1]。

AlTiSiN／AlCrSiN 纳米多层复合涂层的结构及性能研究

AlTiSiN／AlCrSiN 纳米多层复合涂层的结构及性能研究杨兵;刘琰;刘辉东;罗畅;万强;蔡耀;陈浩;陈燕鸣【摘要】以AlTiSi 合金和 AlCrSi 合金为靶材料，采用阴极电弧离子镀技术在单晶硅、硬质合金基底上沉积AlTiSiN／AlCrSiN纳米晶多层复合涂层，系统研究了氮气压强变化对AlTiSiN／AlCrSiN复合涂层结构和力学性能的影响．利用扫描电镜和X射线衍射仪分析了涂层的形貌和相结构，用显微硬度计和摩擦磨损仪测量了涂层显微硬度和摩擦系数．结果表明：氮气压强对涂层微结构和性能具有较大影响，涂层是以NaCl型TiN和CrN相结构为主的多晶材料．由于多元素掺杂导致复合涂层的衍射峰与纯TiN和CrN衍射峰位相比发生一定的偏移．随着氮气压强的增大，涂层的衍射峰强度逐渐降低并宽化，说明随着氮气压强的增大晶粒尺寸减小．涂层表面的颗粒污染和沉积气压密切相关，随气压增加污染颗粒尺寸逐步减少，涂层表面粗糙度降低；当氮气压从2．0 Pa增加到4．0 Pa时涂层的硬度值由2437．9 HK逐渐增大至3221．5 HK；涂层摩擦学性能也和氮气压密切相关，当氮气压强低于3．0 Pa时，平均摩擦系数约0．410；而在氮气压强高于3．0 Pa 后，平均摩擦系数逐渐降至0．258．%AlTiSiN/AlCrSiN nanocomposite coatings were deposited on Si and cemented carbide substrate using AlTiSi , AlCrSi cathodes by vacuum cathodic arc evaporation .The influence of N 2 pressure on the structure and mechanical properties of the coatings were investigated systematically .The morphology and phase structure were investigated by SEM and XRD.The micro hardness and coefficient of friction were measured by the micro hardness tester and friction and wear tester.The results showed that N 2 pressure had great influence on the microstructure and mechanical properties of the coatings.The coatingswere polycrystalline which exhibited NaCl-type TiN and CrN phase.The diffraction peaks of the coatings had a certain deviation due to the multi element doping compared with the pure TiN and CrN diffraction peaks . With the increase of N2 pressure, the intensity of the diffraction peaks of the coating decreased and widened gradually , suggesting that the grain size decreased with the increase of the N 2 pressure.The particle pollution was closely related to the deposition pressure .The particle size and the surface roughness decreased with the increase of the pressure .The coating hardness increased from 2437.9 HK to 3221.5 HK gradually when N2 pressure increased from 2.0 Pa to 4.0 Pa.The tribological properties of the coatings were also closely related to nitrogen pressure .When the pressure was lower than 3.0 Pa, the average friction coefficient was about 0.410, while the average friction coefficient decreased to 0.258 when N2 pressure was higher than 3.0 Pa.【期刊名称】《中南民族大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(035)003【总页数】4页(P13-16)【关键词】电弧离子镀;AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层;氮气压强;显微硬度;摩擦系数【作者】杨兵;刘琰;刘辉东;罗畅;万强;蔡耀;陈浩;陈燕鸣【作者单位】武汉大学动力与机械学院，武汉430072;武汉大学动力与机械学院，武汉430072;武汉大学动力与机械学院，武汉430072;武汉大学动力与机械学院，武汉430072;武汉大学动力与机械学院，武汉430072;武汉大学动力与机械学院，武汉430072;武汉大学动力与机械学院，武汉430072;武汉大学动力与机械学院，武汉430072【正文语种】中文【中图分类】TG174.444随着高强度钢、高温合金及复合材料等难加工材料使用量的急剧增加，以及高速切削、干切削和微润滑切削工艺大量使用，切削区域的温度常高于常规硬度为20～30 GPa 的 TiN、TiCN、TiAlN 等刀具涂层的热分解温度，导致刀具氧化磨损严重而失效，对切削刀具涂层性能提出了更高的技术要求[1-3] .自从Veprek[4]成功制备出超硬Ti-Si-N涂层以来，纳米晶-非晶复合涂层成为超硬质涂层研究的一个热点.但纯Ti-Si-N涂层摩擦系数大，在工业应用上存在一定的局限性.为了克服这些缺点，添加多合金元素(Al、Cr、W)形成多元纳米晶复合涂层是该类涂层发展的一个主要方向.AlTiSiN和AlCrSiN是目前工业上获得应用的两种合金化涂层，利用合金化提高涂层的耐磨性及切削性能.Si能起到细化晶粒、提高硬度的作用，Si在AlTiN和AlCrN涂层中以会形成非晶态的Si3N4,能有效地阻止相邻晶粒间由于择优取向方向的改变而导致的结合力的丧失，并消除内部残余应力，改善力学性能，大范围拓展了纳米晶-非晶涂涂层的应用范围.但大多集中在涂层的多元合金化，涂层硬度、韧性及切削性能有待进一步提高.将多种 Me-Si-N纳米晶-非晶涂层材料复合构筑纳米多层结构，充分利用纳米晶-非晶强化导致的超硬效应及多层膜结构大量界面导致的韧化效应，在保持材料高硬度基础上大幅度提高涂层的韧性、硬度及耐温性，是目前超硬刀具涂层材料领域发展的前沿.本文尝用多弧离子镀方法制备了AlTiSiN/AlCrSiN纳米晶多层复合涂层，系统研究了氮气压强对涂层结构和力学性能的影响.1.1 材料和仪器场发射扫描电镜(Sirion IMP型, 荷兰FEI)，X射线衍射仪(X'Pert Pro型，荷兰帕纳科)，显微硬度计(HX-1000，上海光学仪器厂)，球盘测试仪(MS-T3000，兰州华汇).1.2 涂层的制备用AlTiSi合金靶和AlCrSi合金靶制备了AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层，实验所用基体材料为硬质合金与单晶硅片.AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层沉积之前，先用氩气进行辉光清洗10 min以保证衬底表面清洁，之后用Cr靶轰击10 min以增强涂层附着力.为保证AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层与基底之间的结合力，沉积过程中通入N2制备CrN过渡层和CrN/AlTiSiN的梯度结构，沉积衬底偏压为-150 V，靶电流控制为60 A，沉积时间均为10 min，控制氮气流量将沉积气压保持在3.3 Pa.工件模具绕沉积室的中心轴旋转，工件模具转至AlTiSi靶前面时形成AlTiSiN涂层,当工件模具转至AlCrSi靶前面形成AlCrSiN涂层，工件模具连续转动将形成AlCrSiN/AlTiSiN多层涂层.制备AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层的具体参数见表1. nano-composite coatings1.3 涂层性能检测用扫描电镜观察样品表面和截面形貌，用XRD分析AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层的晶体结构与相组成.用显微硬度计测量AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层硬度，载荷为50 g，为提高测量的准确性，每个样品取10个点进行测量，取其平均值，平均摩擦系数用球盘测试仪测得.对磨材料为不锈钢，球盘载荷为500 g，旋转速度为50 r/min，每组持续时间为30 min.2.1 涂层XRD衍射结果分析图1为不同氮气压强下制备的样品的XRD衍射图.图1结果表明：AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层中晶体结构为NaCl型，涂层中有TiN和CrN的衍射峰，并具有多个晶面取向，分别为(111)，(200)，(220).复合涂层的衍射峰在TiN和CrN的衍射峰之间，随着氮气压强的增大，涂层的衍射峰逐渐降低并展宽，其中(200)取向衍射峰展宽程度大于(111)和(220)取向，表明(200)取向上晶粒尺寸更小.根据Scherrer[5]公式计算AlTiSiN/AlCrSiN在不同晶面取向上的平均晶粒尺寸：其中，D为晶粒度，为衍射光线波长，为半峰宽，为衍射角，K为常数(取0.89).不同氮气压强下制备的AlTiSiN/AlCrSiN 晶粒尺寸见表2.由表2可见，随着氮气压强增大，相对于其他取向，(200)取向上晶粒尺寸更小，这是由于薄膜的生长和取向是由表面能和应变能综合控制的结果，随着氮气压强的增大，涂层应力增大[6]，根据薄膜能量最小化理论，当薄膜应力较大时，弹性应变能成为决定薄膜结晶取向的主导因素，而(200)取向上的应变能相对于其他取向较大，因此(200)取向上晶粒生长速率小于另外两个取向.图中未见硅或硅合金的衍射峰，说明硅以非晶态形式存在，这与Veprek和Reiprich研究TiSiN纳米复合涂层时所得出的结果一致[7].图中也未见AlN或Al的峰，且TiN、CrN的衍射峰相对于标准峰发生了偏移，这是因为Al部分存在于TiN、CrN的晶格中形成了饱和固溶体的缘故[8]. 2.2 涂层的表面形貌分析图2 为在不同氮气压强条件下制备的AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层的表面形貌.由图2可见当氮气压强为2.0 Pa时，涂层表面分布着较多的的大颗粒.因为氮气压强较低时，真空室中粒子碰撞几率较小，很多粒子来不及碰撞直接沉积到基体表面形成颗粒较大的熔滴[9].随着氮气压强增大，粒子碰撞的几率增大，并且有利于未经第一次碰撞直接沉积到基体表面的粒子产生二次溅射，使得涂层表面分布的颗粒尺寸减小[10,11].当压强增大到3.5 Pa时，过高的氮气压强使金属粒子运动的自由程变短，降低了高能粒子对基体的再溅射作用，导致涂层表面出现凹坑[12].当氮气压强增至4.0 Pa时，真空室中的氮气与靶材产生反应，在靶材表面形成氮化物，阻碍靶材产生金属离子，难以在涂层表面产生大颗粒及凹坑.图3为氮气压强为3.5 Pa时制备的AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层的SEM截面形貌图，由图3可见AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层有3层，由下到上分别为CrN过渡层，CrN/AlTiSiN梯度层，AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层.层与层之间结合致密，未出现孔洞与断层现象，且AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层的致密性优于CrN和CrN/AlTiSiN.2.3 AlTiSiN/AlCrSiN涂层硬度测试图4为复合涂层的显微硬度随氮气压强变化的曲线图.由图4可见复合涂层的硬度随着氮气压强的增大而呈现单调上升的趋势.在压强为4.0 Pa时达到最高硬度值3221.5 HK.这是由于在真空室中氮气与金属离子反应生成晶体，压强增大，金属离子与氮气碰撞的几率增大，晶体形成速度加快，刚结晶的晶体来不及长大就被新形成的晶粒所覆盖，因此晶粒尺寸减小.这与XRD图谱中氮气压强增大涂层晶粒尺寸减小的变化规律相对应.根据Hall-Petch关系[13],晶粒尺寸减小会导致硬度增加.2.4 AlTiSiN.AlCrSiN涂层平均摩擦系数测试图5为涂层的平均摩擦系数随氮气压强变化曲线图.由图5可见，氮气压强为2.0～3.0 Pa时，涂层的平均摩擦系数基本保持不变；而压强增加至3.0～4.0 Pa 时，涂层的平均摩擦系数减小.因为前者涂层的表面熔滴颗粒较大，表面较粗糙；后者涂层表面熔滴颗粒数量减少，尺寸减小，降低了表面粗糙度，表面更加平整，涂层的平均摩擦系数降低.此外氮气压强增大至3.5～4.0 Pa时，涂层硬度较高，硬度值的增大也降低了涂层的平均摩擦系数.(1)以AlTiSi合金和AlCrSi合金作为阴极弧靶材料，用多弧离子镀系统制备了AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层，其相结构为含有TiN和CrN的NaCl型结构.(2)随着氮气压强的增大，AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层表面大颗粒逐渐减少，表面粗糙度降低，表面趋于平整.(3)氮气压强对AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层的硬度有显著影响.随着氮气压强的增大，涂层的硬度增大.在氮气压强为4.0 Pa时，涂层硬度达到最大值3221.5 HK.(4)氮气压强影响AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层的平均摩擦系数.氮气压强低于3.0 Pa 时，涂层平均摩擦系数变化不明显；氮气压强大于3.0 Pa时，涂层的平均摩擦系数随氮气压强增大而降低.在氮气压强为4.0 Pa时，涂层的平均摩擦系数达到最小值0.258.【相关文献】[1] Tam P L, Zhou Z F, Shum P W, et al. Structural, mechanical, and tribological studies of Cr-Ti-Al-N coating with different chemical compositions[J]. Thin Solid Films, 2013,516(16):5725-5731.[2] Chu K, Shen Y G. Mechanical and tribological properties of nanostructured TiN/TiBN multilayer films[J]. Wear, 2008, 265(3/4):516-524.[3] Knotek O, Atzor M, Barimani A, et al. Development of low temperature ternary coatings for high wear resistance [J]. Surf Coat Tech, 1990, 42(1):21-28.[4] Veprek S, Niederhofer A, Moto K, et al. Composition, nanostructure and origin of the ultrahardness in nc-TiN/a-Si3N4/a- and nc-TiSi2, nanocomposites with HV=80 to≥105 GPa[J]. Surf Coat Tech, 2000, s 133-134(1):152-159.[5] Patterson A L. The Scherrer formula for x-ray particle size determination[J]. Phys Rev,1939, 56(10):978-982.[6] 赵升升, 程毓, 常正凯, 等. (Ti,Al)N涂层应力沿层深分布的调整及大厚度涂层的制备[J]. 金属学报, 2012(3):277-282.[7] Veprek S , Reiprich S. A concept for the design of novel superhard coatings[J]. Thin Solid Films, 1995, 268(1/2):64-71.[8] Finster J, Klinkenberg E D, Heeg J. ESCA and SEXAFS investigations of insulating materials for ULSI microelectronics[J]. Vacuum, 1990, 41(90):1586-1589.[9] 陈燕鸣, 万强, 蔡耀,等. 多弧离子镀制备TiN涂层的高温氧化行为分析[J]. 中南民族大学学报(自然科学版), 2015,34(4):68-71.[10] Li M, Wang F. Effects of nitrogen partial pressure and pulse bias voltage on (Ti,Al)N coatings by arc ion plating[J]. Surf Coat Tech, 2003, 167(2):197-202.[11] Creasey S, Lewis D B, Smith I J, et al. SEM image analysis of droplet formation during metal ion etching by a steered arc discharge[J]. Surf Coat Tech, 1997, 97(1):163-175.[12] Li M, Wang F. Effects of nitrogen partial pressure and pulse bias voltage on (Ti,Al)N coatings by arc ion plating[J]. Surf Coat Tech, 2003, 167(2):197-202.[13] Segal V M, Ferrasse S, Alford F. Physical vapor deposition targets, and methods of fabricating metallic materials: US, US6946039[P]. 2005.。

多弧离子镀沉积TiAlSiN涂层微观结构及力学性能分析

多弧离子镀沉积TiAlSiN涂层微观结构及力学性能分析
陈亚奋;董子豪
【期刊名称】《金属加工（冷加工）》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】为开发适用于切削316L不锈钢的刀具涂层,现采用多弧离子镀技术在硬质合金基体上沉积TiAlSiN纳米复合涂层的方法,此方法可为该涂层体系进行不锈钢加工的深入研究提供参考。

【总页数】4页(P67-70)
【作者】陈亚奋;董子豪
【作者单位】广东华升纳米科技股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG1
【相关文献】
1.Zr4合金表面多弧离子镀TiAlSiN涂层的微观形貌与性能
2.阴极弧离子镀TiAlSiN涂层的微观组织与性能
3.多弧离子镀制备CrAlSiN/TiAlSiN纳米涂层的结构和性能研究
4.基片偏压占空比对多弧离子镀TiAlSiN涂层形貌及力学性能的影响
5.0Cr15Ni5Cu2Ti钢表面多弧离子镀TiAlSiN涂层的性能研究
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TiAlCN涂层界面扩散机理与结合强度

TiAlCN涂层界面扩散机理与结合强度孔德军;付贵忠;郭皓元【摘要】利用阴极弧离子镀在Cr12MoV钢表面制备了TiAlCN涂层,通过扫描电镜(SEM)、能量分散光谱法(EDS)、X射线衍射术(XRD)等手段分析了TiAlCN涂层的表面-界面形貌、化学元素分布和物相特性,并对其界面结合机理进行了探讨.结果表明,Al原子第一电离能低于Ti原子,容易从靶材上气化电离出来沉积在基体上,使得涂层中Al元素含量较高;涂层中TiN、AlN和AlTiN为硬质相,其中涂层中高含量的Al原子有利于提高抗磨损性能,无定形C原子有利于降低摩擦系数;Ti、Al、C、N等原子在涂层中产生富集现象,在结合界面处发生扩散,是形成冶金结合的主要机制.另外,用划痕法测得涂层界面结合强度为76.9N,具有较高的抗剥落能力.文中的结果为TiAlCN涂层在冷作模具表面改性处理中的应用提供了实验基础.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2014(022)005【总页数】7页(P1260-1266)【关键词】TiAlCN涂层;阴极弧离子镀;线扫描;面扫描;结合强度【作者】孔德军;付贵忠;郭皓元【作者单位】常州大学机械工程学院,江苏常州213016;常州大学机械工程学院,江苏常州213016;常州大学机械工程学院,江苏常州213016【正文语种】中文【中图分类】TB431 引言过渡金属氮化物涂层通常采用电弧离子镀和物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，PVD）方法制备，这类涂层包括TiN、Cr N、Cr CN、Al－TiN等。

TiN涂层的最高工作温度为500℃，硬度达到2 200 Hv［1］，与钢的摩擦系数为0.6，由于其抗氧化温度不高，只能在普通的工作温度下使用，因此，TiN涂层正逐渐被性能更好的Al－TiN涂层所取代。

Al TiN涂层的抗氧化温度高达800℃，硬度达到3 300 Hv，可满足较高工作温度的要求，但由于Al元素的加入提高了Al－TiN涂层的摩擦系数［2］，与钢的摩擦系数上升至0.7，会加剧涂层的磨损。