AlCrN涂层的制备和氧化性能研究

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AlCrN涂层具有高硬度、耐磨、与基体结合好及优良的抗高温氧化性能,已经成为刀具涂层研究领域的一个热点。通过控制工艺参数,用电弧离子镀技术制备了AlCrN涂层,采用XRD、SEM/EDS等手段分析了涂层的微观形貌、物相结构和元素成分,考察了涂层的抗高温氧化性能和力学性能,讨论了涂层的制备参数、结构、成分与性能之间的关系。   沉积态AlCrN涂层的物相结构主要为CrN相和AlCrN相。AlCrN涂层的微观结构与涂层制备过程中的基体预处理、基体偏压、气体流量、靶材等有很大关系。基体经喷砂预处理的涂层表面粗糙度较大,而抛光处理的表面粗糙度则较小;基体偏压有利于涂层的致密性提高和择优取向生长:气体流量的变化会使涂层中CrN(111)衍射峰向小角度方向偏移;靶材的选用影响制备过程中设备的稳定性。   AlCrN涂层的显微硬度随着制备过程中N2/Ar气体流量比的改变发生变化:N2/Ar流量比减小,涂层显微硬度减小,原因与涂层的Al含量有关;涂层的硬度也受到基体负偏压的影响:随着基体偏压的升高,涂层的显微   硬度值有所降低;涂层的硬度值还受到测试载荷的影响。AlCrN涂层与基体的结合强度约为65N。   经过600℃真空退火,涂层中的CrN发生分解,逐渐转化为Cr2N,并释放出N2。在900℃和1000℃下氧化1~5h,部分Cr2N与O2反应生成Cr2O3并释放出N2,此时涂层中的成份以Cr2N和Cr2O3为主,含少量AlCrN;在900℃和1000℃下氧化10h后,Cr2N继续与O2反应生成Cr2O3和N2,AlCrN也与O2反应生成Cr2N、Al2O3和N2,此时涂层中的成份以Cr2O3和Al2O3为主。
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