【摘 要】
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TiAlN涂层是继TiN之后出现的第二代硬质涂层。由于其具有较好的高温抗氧化性,优异的耐磨性以及较高的硬度,目前被广泛应用于机械加工行业,尤其是刀具车削领域。本文采用电弧离子镀膜技术,以WNMG120404（08）刀片为基体,以TiN作为过渡层。沉积参数为N2流量1100 sccm,偏压80 V,偏流15 A,真空室内气压控制在2.8 Pa（通过适当改变气体流量可改变真空室内气压）,占空比为80%
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TiAlN涂层是继TiN之后出现的第二代硬质涂层。由于其具有较好的高温抗氧化性,优异的耐磨性以及较高的硬度,目前被广泛应用于机械加工行业,尤其是刀具车削领域。本文采用电弧离子镀膜技术,以WNMG120404（08）刀片为基体,以TiN作为过渡层。沉积参数为N2流量1100 sccm,偏压80 V,偏流15 A,真空室内气压控制在2.8 Pa（通过适当改变气体流量可改变真空室内气压）,占空比为80%,镀膜时间分别为60 min、120min、180 min、240 min,在此参数下成功制备出了四种TiAlN涂层。对制备的涂层进行了微观表征和成分分析。结果表明每种涂层表面均有颗粒和孔洞,这与制备工艺有密切关系。随着沉积时间的增长,涂层厚度随之增大,晶粒尺寸逐渐下降,晶粒密度增加,表面粗糙度下降,N元素含量有所增加,并且涂层与基体之间形成了膜基混合层。涂层出现了TiN,Al N和Ti3Al2N相。TiN的择优取向为（111）面,Al N择优取向的为（101）面择优取向,Ti3Al2N2的择优取向为（103）面。实验结果表明,镀膜的沉积时间与涂层厚度呈正相关,涂层的沉积速率在1.1μm/h左右。厚度对TiAlN涂层的硬度和结合力有较大影响。随着涂层厚度的增大,涂层的硬度也随之增加。当涂层厚度为1.17μm时,涂层的硬度为2580 HV;当涂层厚度为2.24μm时,涂层硬度增加为2730 HV;当涂层厚度为3.38μm时,涂层厚度增加为3020 HV,当涂层厚度为最大的4.51μm时,涂层硬度也增加到本次实验最大的3440 HV。涂层的厚度和其膜基结合力表现为负相关。当涂层厚度为1.17μm时,涂层结合力为最大的77N;随着涂层厚度增加到2.24μm时,涂层结合力减小为72 N;当涂层厚度进一步增加到3.38μm时,结合力减小为67 N;当涂层厚度增加到实验的最大值4.51μm时,涂层的结合力减小为最小的63 N。将制备出的四种厚度的涂层进行粗车加工和精车加工实验,以研究其车削性能的差异。车削实验结果表明。刀具寿命随着涂层厚度的增加而增加,且精车加工的刀具寿命普遍高于粗车加工,其原因和精粗车加工的工艺不同有关。
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