210 / 2021-06-04 15:45:14

多弧离子镀制备TiAlCN和TiAlN涂层的结构和摩擦磨损性能

目的 对比研究TiAlCN和TiAlN两种涂层的结构、塑韧性、结合力和摩擦磨损性能。方法 采用多弧离子镀技术制备了TiAlCN和TiAlN涂层，利用扫描电镜 (SEM)、X射线衍射仪 (XRD) 和X射线光电子能谱 (XPS) 研究了涂层的微观形貌和元素物相组成，通过纳米压痕、纳米划痕、划痕测试仪和摩擦磨损实验研究了涂层的硬度、塑韧性、结合力和摩擦学性能。结果 TiAlCN和TiAlN两种涂层表面均匀致密，有明显的柱状晶结构特征。TiAlN涂层的硬度 (29.4 ± 2.2) GPa大于TiAlCN涂层的硬度 (22.5 ± 1.1) GPa。TiAlCN涂层的H/E、H³/E^*2、塑韧性和结合强度优于TiAlN涂层。大气环境摩擦时TiAlN和TiAlCN涂层的摩擦系数分别为0.80和0.38，TiAlCN涂层的摩擦系数远低于TiAlN。TiAlN和TiAlCN的磨损率分别为1.4×10^-5 mm³•N^-1•m^-1和9.1×10^-6 mm³•N^-1•m^-1，TiAlCN涂层具有更低的磨损率。结论 碳元素的掺入可以明显改善TiAlCN涂层的塑韧性和摩擦磨损性能，这主要归因于TiAlCN涂层优异的抗变形能力和无定形碳的润滑作用。