溅射技术对TiN涂层结构和力学性能的影响

摘要：

目的 沉积条件对TiN涂层的组织结构和力学性能有着至关重要的影响,而溅射技术又决定了涂层的沉积条件,探究不同溅射技术对TiN涂层的微观组织结构和性能的影响,提高TiN涂层的力学性能和高温摩擦磨损性能.方法 采用不同的溅射技术(dcMS、HiPMS、Hybrid)在M2 高速钢表面沉积TiN涂层,利用扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射仪(XRD)、sin2ψ 法、纳米压痕仪、洛氏压痕法、划痕法和 CSM球盘式摩擦试验机分别测试了 TiN 涂层的组织结构特征、沉积速率、残余应力、纳米硬度、膜基结合力和高温摩擦磨损性能.结果 不同溅射技术制备的TiN涂层均为柱状晶结构和TiN(111)择优取向.HiPIMS-TiN涂层具有最高的纳米硬度(29.7 GPa)和最低的膜基结合力(HF2),而Hybrid-TiN涂层呈现出最小的残余应力、高沉积速率和高膜基结合力,其膜基结合力达到HF1 级,临界载荷(Lc2)达到82.5 N.不同溅射技术制备的TiN涂层的摩擦因数均随着温度的升高而降低,在500℃时,TiN涂层的摩擦因数约为 0.53.TiN涂层的磨损率随着温度的升高而升高,在不同温度下,Hybrid-TiN涂层均呈现出最低的磨损率.结论 溅射技术对 TiN 涂层的组织结构和力学性能有着重要影响,Hybrid-TiN 涂层呈现出最优的综合力学性能和高温摩擦磨损性能.

关键词：磁控溅射、Hybrid、TiN涂层、微观组织结构、力学性能、高温摩擦磨损性能

所属期刊栏目：52

分类号：TG174.444(金属学与热处理)

在线出版日期：2023-10-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：160-169,188