三种材料多弧离子镀TiN涂层性能比较

    1前言

   【慧聪表面处理网】多弧离子镀TiN涂层具有摩擦系数小、硬度高、耐磨、耐蚀、耐氧化等一系列优点，并广泛用于高速钢刀具，但在其他材料方面的应用较少。本文选择W6Mo5Cr4V2、3Cr2W8V和GCr15三种材料用多弧离子镀设备在其上沉积TiN涂层，通过试验测定TiN涂层的表面硬度、过渡层硬度、TiN涂层的择优取向以及TiN涂层与基体的结合力，揭示了用多弧离子镀设备沉积TiN涂层时选择基体材料的原则。

    2试验方法

    2.1试验用基体材料的化学成分

    试验用基体材料的化学成分见表1。 

表1　试验用基体材料的化学成分

    2.2实验用基体材料的热处理工艺和硬度

    实验采用W6Mo5Cr4V2、3Cr2W8V、GCr15三种材料。试样尺寸为?20mm×8mm。三种材料经热处理后硬度分别为64HRC、50HRC、61HRC。三种材料的热处理工艺见表2。

表2　三种材料的热处理工艺

     2.3多弧离子镀TiN涂层工艺

    多弧离子镀是在美国VAC-TEC公司制造的ATC-500多弧离子镀设备上进行的。

    (1)镀前清洗工艺：浸入粗清洗液，超声激励→氟利昂蒸汽浴→氟利昂浸浴→超声SS-1浸浴-超声自来水，去离子水漂洗→氟利昂浸浴，脱水-氟利昂浸浴，脱去残余活性剂。

    (2)涂层处理工艺：抽真空→系统加热(充入氩气，辉光放电)→离子轰击→充入氨气，涂层(工作电流100A)-降温出炉。

    2.4涂层性能测试

    对涂覆后的TiN涂层进行硬度测定、涂层结合力测试及X射线衍射分析。

    3试验结果及讨论

    3.1涂层的显微硬度、结合力及择优取向

    TiN涂层的显微硬度在国产71型显微硬度计上测定，由于涂层较薄(2～3μm)，根据资料［1］确定了显微硬度测试载荷选用0.25N，作用时间为15s。硬度测试为5点的有效平均值。结果见表3。  

表3　三种材料TiN涂层的性能比较

    X射线衍射分析在D/MAX-RB转靶X射线衍射仪上进行。TiN在(111)晶面有择优取向，其峰值由大到小排列顺序为W6Mo5Cr4V2、3Cr2W8V和GCr15。

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