CrAlN复合涂层的制备及性能研究

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目前,我国的硬质涂层行业已步入工业化,但在实际生产中仍然存在许多问题。目前所制得的涂层还存在如均匀性差、涂层表面质量不佳、结合强度差、沉积速率慢等问题。CrAlN涂层中添加了Al元素,使这类涂层的各方面的性能得到提高。改变过渡层的研究,在过渡层中加入Si、Ti元素来提升涂层硬度、结合强度、切削性能的研究较少,并且系统探究电弧离子镀工艺参数对复合CrAlN涂层结构和性能影响的文章尚不多。本文采用电弧离子镀制备Cr/CrN/CrAlN涂层和TiN/TiSiN/CrAlN涂层沉积到YT15硬质合金刀片上,探究工艺参数对两种涂层结构形貌和性能的影响,并提出制备Cr/CrN/CrAlN涂层和TiN/TiSiN/CrAlN涂层最佳的工艺参数,为以后生产做理论支撑,并比较两种不同过渡层CrAlN涂层的氧化性能与切削性能。具体内容包括以下几个方面:(1)采用电弧离子镀制备Cr/CrN/CrAlN涂层沉积到YT15硬质合金刀片上,探究不同沉积温度、弧电流对涂层结构形貌和性能的影响。沉积温度和弧电流升高都会使穿过鞘层到达基体的粒子得到更多的能量,轰击作用增强。(2)采用物理气相沉积中电弧离子镀的方法制备TiN/TiSiN/CrAlN涂层沉积到YT15硬质合金刀片上,探究基体偏压和氮气气压对涂层结构组织和性能的影响。基体偏压升高会使粒子得到更多的能量,轰击作用增强,氮气气压升高会使金属粒子与氮气充分反应,促使涂层表面的大颗粒减少,但是基体偏压不宜太高,过强反溅射作用,使涂层厚度降低。(3)利用探究出的最佳工艺制备Cr/CrN/CrAlN和TiN/TiSiN/CrAlN涂层,比较不同过渡层的结构形貌、力学性能、高温氧化性能与切削性能。
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