【摘 要】
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多元硬质涂层可以提高模具的耐磨损、耐腐蚀和抗氧化等性能,本文利用闭合场非平衡磁控溅射离子镀技术在H13热作模具钢和单晶Si表面沉积CrNiTiN涂层。采用SEM、EDS、XRD和XPS
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多元硬质涂层可以提高模具的耐磨损、耐腐蚀和抗氧化等性能,本文利用闭合场非平衡磁控溅射离子镀技术在H13热作模具钢和单晶Si表面沉积CrNiTiN涂层。采用SEM、EDS、XRD和XPS等测试方法对比研究不同Ni靶电流(0A、1A、2A和4A)和不同双处理(镀层之前离子渗氮和喷丸)下的CrNiTiN涂层的形貌、成分和结构。采用维氏硬度计、洛氏硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站和表面接触角测量仪分别对表面硬度和韧性等力学性能及摩擦磨损性能、耐腐蚀性和表面能进行了测试。研究表明CrNiTiN涂层致密,无缺陷,以柱状晶方式生长。CrNiTiN涂层由面心立方结构的CrN组成,Ni以+2价和单质的形式存在,Ni含量的提高,改变了组成相的含量而不改变涂层的结构。随Ni含量增多,涂层择优取向由(220)晶面转变为(111)晶面,最后到(200)晶面,应变能随之升高;柱状晶的圆柱变得粗大,厚度增加,表面维氏硬度和耐磨性先升高后降低;总表面能变化不大,极性成分表面能降低;耐腐蚀性增加。当Ni靶材电流为1A时,涂层的致密性最好,硬度最高,摩擦系数最低(为0.5)。离子渗氮和喷丸预处理不改变涂层的结构和硬度,但提高了涂层结合力,降低了涂层的抗粘附性,经离子渗氮预处理后沉积的CrNiTiN涂层综合性能最好。CrNiTiN涂层的硬度高,韧性好,耐腐蚀,耐磨损,表面能低,能有效的提高模具的寿命,在塑料成型等领域具有极大的应用潜力。
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