关键词:
TiAlCN
多层涂层
结构设计
力学性能
摩擦学性能
摘要:
目的利用阴极电弧离子镀技术在不锈钢基体上分别制备了以TiN为打底层的TiAlCN单层涂层、TiAlN-TiAlCN双层涂层及TiAlN-TiAlCN多层涂层,研究并得出多层结构能提高TiAlCN涂层力学性能和耐磨性能。方法采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪表征TiAlCN涂层的微观形貌和物相组成;进一步,通过纳米压痕仪、维氏硬度计评估TiAlCN涂层的力学性能;最后,通过摩擦磨损试验机、拉曼光谱仪和能谱仪(EDS)等分析了TiAlCN涂层的摩擦磨损性能。结果所制备的TiAlCN单层涂层、TiAlN-TiAlCN双层涂层及TiAlN-TiAlCN多层涂层均存在液滴,且多层结构能够显著提高TiAlCN涂层的表面质量。3种涂层的主要组成相均为(Ti,Al)(C,N),且沿着(111)、(200)、(220)的晶面择优生长。相较于TiAlCN单层和TiAlN-TiAlCN双层涂层,TiAlN-TiAlCN多层涂层表现出较高的硬度和较好的韧性。摩擦磨损后,3种涂层的ID/IG值均提高,表明涂层的石墨化程度均增加。另外,TiAlCN涂层的磨损机理均为磨粒磨损和氧化磨损,其中TiAlN-TiAlCN多层涂层的摩擦因数最高(0.26)、磨损率最低(9.3×10^(-6)mm^(3)/(N·m))。结论结构对于TiAlCN涂层的力学性能及摩擦学性能有显著的影响,相较于单层及双层涂层,多层结构的引入有效提高了TiAlCN涂层的力学性能及耐磨性。