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液相脉冲放电沉积技术是一种低温制备涂层的新技术,通过利用工具电极在脉冲放电条件下与液相介质之间的复杂物理化学反应在工件电极表面获得涂层。目前,关于该技术制备的涂层多数集中在利用航空煤油作为液相介质制备金属碳化物涂层,而利用其他液相介质制备氮化物涂层的研究还鲜见报道。本文采用自制的含氮有机液相介质,利用液相脉冲放电方法,将Ti电极作为工具电极,在45#钢基体表面制备出Ti(C,N)多元陶瓷涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、X光电子能谱仪(XPS)、透射电镜(TEM)、涂层附着力划痕测试仪对涂层的相结构、元素价态、组织形貌及涂层的结合力进行了分析和表征,利用加热保温法考察了涂层的热稳定性能。研究了涂层在常温和高温下的滑动磨损特性并与PVD方法制备的TiN涂层进行对比,分析两种不同方法所制备的涂层的组织和磨损性能的差异。研究结果表明: 1.通过考察放电参数对涂层形貌的影响,得出了涂层较佳的制备工艺参数:峰值电流25A,放电脉冲宽度为8,脉冲间距为3,沉积时间为20 min。 2.在上述工艺条件下所制备的涂层主要物相为Ti(C0.3,N0.7)和少量的铁氮化合物(FexN),厚度约为20μm。涂层表面为不规则的放射状突起边缘,组织为均匀细小的等轴晶。从涂层至基体,Ti、Fe、N、C元素呈现梯度分布,涂层与基体之间存在元素扩散区,表明涂层与基体呈冶金结合。涂层表面显微硬度为1780HV0.2,涂层与基体结合强度达到83.45N。 3.常温滑动干摩擦试验表明:当载荷≤20N时,两种涂层的摩擦系数相对稳定,涂层表面磨痕较平整,均为细小的的平行状犁沟,磨损机制主要为轻微的磨粒磨损。在载荷≥40N时,PVD法制备的TiN涂层发生脱落失效,导致TiN涂层产生剧烈磨损。而Ti(C,N)陶瓷涂层因为结合力高,涂层依然保持了较好的耐磨性能。 4.涂层热稳定试验表明:在600℃长期保温下,PVD法所制备的TiN涂层因其柱状晶组织发生晶粒粗化,导致涂层软化,硬度下降。而液相脉冲放电制备的Ti(C,N)涂层因其细小等轴晶组织,涂层与基体存在扩散区,依然保持了良好的热稳定性能。 5.对两种涂层进行高温磨损试验。结果表明:PVD法TiN涂层在400℃时磨损量较低,但在600℃时磨损量增加,耐磨性较差。而液相脉冲放电沉积制备的Ti(C,N)涂层在400℃时同样表现出较低的磨损量,其磨损机制为:磨粒磨损、塑性变形及氧化磨损,但在高温时并未发生大面积脱落失效。由于涂层制备方法的不同,Ti(C,N)涂层在高温时组织热稳定性更好,保持了较高的耐磨性能。