CrAlN 抗冲蚀涂层制备及性能研究 *

作者:刘灵云 ¹ ²,林松盛 ¹ ²,王 迪 ²,李 风 ¹,代明江 ²,石 倩 ²,韦春贝 ² (1.广东工业大学材料与能源学院,广东 广州 510006;2.广东省新材料研究所,现代材料表面工程技术国家工程 实验室,广东省现代表面工程技术重点实验室,广东 广州 510651)

关键词:钛合金;CrAlN 涂层;抗冲蚀;靶电流;偏压;气压

摘要:

为提高钛合金材料抗冲蚀性能,利用真空阴极电弧沉积技术在 TC11 钛合金上沉积 CrAlN 涂 层,研究靶电流、偏压和气压对涂层结构及性能的影响。采用扫描电镜观察膜层表面和截面形貌,金相显 微镜对表面的大颗粒进行定量分析;显微硬度计测量膜层的维氏显微硬度;采用喷砂试验机对涂层的抗 冲蚀性能进行测试,通过三维表面轮廓仪测量涂层厚度和侵蚀坑的深度;X 射线衍射仪表征涂层中的晶体结构。结果表明:靶电流从 70A 增大到 110A,虽可提高涂层的沉积速率,但会导致涂层表面大颗粒增 加,从而降低涂层的抗冲蚀性能;气压从 1Pa 增大至 4Pa,可有效地减少涂层表面颗粒的尺寸及数量,但 也会一定程度降低沉积速率及硬度;偏压对 CrAlN 涂层的结构及性能影响最大,偏压在 -50V 时涂层呈 (200)择优取向,-100V 涂层呈(111)择优取向,-200V 时,涂层择优取向不明显;且随着偏压的增加,涂层的硬度及抗冲蚀性能增大,在高冲蚀角下,冲蚀的失效机理为脆性失效。结论:工艺参数中靶电流对表面质量的影响最大;涂层的生长取向与偏压密切相关;CrAlN 涂层的表面质量及硬度直接影响其抗砂粒冲 蚀性能,偏压对涂层抗冲蚀性能影响最大。最终优化的工艺参数为:靶电流 90A、偏压 -100V、气压 4Pa。

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