梯度基体负偏压真空多弧离子镀沉积TiN涂层及其力学性能-表面技术.PDF

第45卷摇 第2期 摇 摇 摇 表面技术 摇 摇 2016年02月 SURFACE TECHNOLOGY ·79 · 試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試 梯度基体负偏压真空多弧离子镀沉积TiN涂层 及其力学性能 曾华智,王海,沈军 (同济大学材料科学与工程学院,上海201804) 摘摇 要: 目的摇 通过梯度基体负偏压沉积工艺,获得综合性能优良的TiN涂层。 方法摇 采用多弧离子镀 工艺,在0~-180 V连续变化的梯度基体负偏压参数下沉积梯度TiN涂层。 通过X射线衍射仪和扫描电 子显微镜对涂层的物相结构和形貌进行分析,通过纳米压痕和纳米划痕对涂层的力学性能进行系统研 究。 结果摇 与无梯度沉积的涂层相比,梯度基体负偏压沉积TiN 涂层的(111)晶面衍射峰减小,厚度增 加,表明涂层的沉积速率增大。 经测试,梯度涂层的断裂临界载荷L =215.21mN,硬度值H=31.2 GPa, c2 弹性模量E=498 GPa,塑性变形临界载荷L =81.65 mN;无梯度沉积涂层的L =248.63 mN,H=29.6 y c2 GPa,E=452 GPa,L =23.39 mN。 二者相比之下,梯度涂层虽然断裂临界载荷有所减小,但硬度值和弹性y 模量均有所增大,并且塑性增大,塑性变形临界载荷大幅增加,综合力学性能提高。 结论摇 梯度基体负偏 压沉积工艺改变了常规的单一参数设置,在沉积过程中,基体负偏压对涂层生长的影响不断改变,获得的 涂层具有结构上的梯度变化,从而力学性能得到了改善。 关键词:多弧离子镀;TiN;梯度涂层;纳米压痕;纳米划痕;力学性能 中图分类号:TG174.444摇 摇 摇 文献标识码:A摇 摇 摇 文章编号:1001鄄3660(2016)02鄄0079鄄05 DOI:10.16490/ j.cnki.issn.1001鄄3660.2016.02.012 Arc Ion Plating with Gradient Bias Voltage Deposition and Mechanical Properties of TiN Coatings ZENGHua鄄zhi,WANGHai,SHEN Jun (College of Materials Science and Engineering,Tongji University,Shanghai201804,China) ABSTRACT:Objective To obtain TiN coatings with excellent comprehensive performance through gradient bias voltage deposi鄄 tion. Methods Gradient TiN coatingswere deposited by arc ionplatingwith gradient biasvoltagethrough0 Vto -180 V. Coating phase structure andmorphologywere analyzedthroughX鄄ray diffraction and scanning electron microscope. Themechanical proper鄄 tieswereinvestigatedthroughnanoindentationandnano鄄s