采用复合离子镀技术,在不同脉冲负偏压幅值下于304不锈钢表面制备TiCN薄膜,研究了负偏压幅值对薄膜成分、结构、表面粗糙度、显微硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着负偏压幅值升高,钛、碳与氮元素的原子比以及碳与钛元素的原子比先增大后减小,薄膜表面的颗粒及针孔、凹坑等缺陷尺寸减小,数量减少,表面形貌得到改善;薄膜主要由TiCN相组成,随着负偏压幅值增大出现(111)晶面择优取向,且薄膜的显微硬度先增大后减小,并在负偏压幅值为300 V时达到最大,为2 690 HV;薄膜的摩擦磨损性能优于基体的,随着负偏压幅值增加,薄膜的摩擦因数不断降低,在负偏压幅值为300 V时约为0.355,此时薄膜的摩擦磨损性能最优。
所属栏目
试验研究辽宁省教育厅科学技术研究项目(LJYL007)
收稿日期
2015/10/182016/11/11
作者单位
任鑫:辽宁工程技术大学材料科学与工程学院, 阜新 123000
赵瑞山:辽宁工程技术大学材料科学与工程学院, 阜新 123000
黄美东:天津师范大学物理与材料科学学院, 天津 300387
张翀翊:辽宁工程技术大学材料科学与工程学院, 阜新 123000
王乾宝:辽宁工程技术大学机械工程学院, 阜新 123000
备注
任鑫(1974-),男,辽宁锦州人,教授,博士。
引用该论文:
REN Xin,ZHAO Rui-shan,HUANG Mei-dong,ZHANG Chong-yi,WANG Qian-bao.Effects of Pulsed Negative Bias Amplitudes on Structure and Properties of TiCN Film Prepared by Compound Ion Plating Technology[J].Materials for mechancial engineering,2017,41(1):56~60
任鑫,赵瑞山,黄美东,张翀翊,王乾宝.脉冲负偏压幅值对复合离子镀制备TiCN薄膜结构和性能的影响[J].机械工程材料,2017,41(1):56~60
参考文献
【1】
吴玉广,任德亮,徐前. 离子镀膜技术在制造业中的应用[J]. 航空制造技术,2003(9):64-66.
【2】
刘建华,邓建新,张庆余. TiAlN涂层刀具的发展与应用[J]. 工具技术,2006(4):9-13.
【3】
胡树兵,张明,葛顺兰,等. 多弧离子镀TiN涂层在冲孔冲模上的应用[J]. 金属热处理,1997(2):16-17,20.
【4】
张启沛,钟喜春,李春明,等. 电弧离子镀与磁控溅射复合技术制备Ti/TiN/TiAlN复合涂层的组织结构与力学性能[J]. 真空科学与技术学报,2015(2):195-200.
【5】
张海平,王守仁,郭培全. TiAlN基薄膜的研究进展[J]. 机械工程材料, 2013,37(4):1-5.
【6】
卢国英,林国强. 脉冲负偏压电弧离子镀CrAlN薄膜研究[J]. 真空科学与技术学报,2006(6):441-445.
【7】
唐达培,高庆,江晓禹. TiN,TiC和Ti(C,N)涂层的性能及影响因素研究[J]. 材料保护,2005(3):42-46,75.
【8】
许俊华,曹峻,喻利花. 磁控溅射制备TiCN复合膜的微结构与性能[J]. 中国有色金属学报,2012(11):3123-3128.
【9】
戴建伟,许振华,王凯,等. 不同温度下沉积TiN/TiCN/Al2O3/TiN复合涂层的物相结构和性能[J]. 机械工程材料,2014,38(7):84-89.
【10】
鲜广,赵海波,范洪远,等. 石墨靶和钛靶共溅射制备的TiCN薄膜的结构和性能[J]. 真空科学与技术学报,2015(5):614-619.
【11】
OLBRIEH W, FESSMANN J, KAMPSCHULTE G, et al. Improved control of TIN coating properties using arc evaporation with a pulsed bias[J]. Surf Coat Technol,1991,49(1/3):258-262.
【12】
杨娟. 脉冲负偏压电弧离子镀氮化铬涂层的制备技术及性能[D].成都:西南大学,2009.
【13】
KUMAGAI M, YUKIMURA K, KUZE E, et al. Macroparticles on titanium nitride thin film prepared by cathodic-arc plasma-based ion implantation and deposition[J]. Surface and Coatings Technology, 2003, 169/170:401-404.
【14】
LEPAROUX M, KIHN Y, PARIS S, et al. Microstructure analysis of RF plasma synthesized TiCN nanopowders[J]. International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 2008, 26(4):277-285.
【15】
别利芳. 多弧离子镀制备TiC薄膜的工艺及性能研究[D].武汉:武汉科技大学,2007.
【16】
刘野. 电弧离子镀与磁控溅射复合制备TiCN涂层的研究[D].天津:天津师范大学,2013.
【17】
赵彦辉,林国强,李晓娜,等. 脉冲偏压对电弧离子镀Ti/TiN纳米多层薄膜显微硬度的影响[J]. 金属学报, 2005, 41(10):1106-1110.
【18】
李铭志.C掺杂对CrTiAlN镀层的组织结构和性能研究[D]. 西安:西安理工大学, 2010.