采用化学气相沉积技术在42CrMo钢基体表面制备了Ti(CN)/TiC/Al2O3多层涂层, 分析了多层涂层的断面形貌、元素分布和物相组成, 并研究了多层涂层的显微硬度及其与基体的界面结合力、耐磨性能。结果表明: Ti(CN)/TiC/Al2O3多层涂层的结构较致密, 主要由TiC0.2N0.8、TiC、α-Al2O3 和Ti2O3组成, 厚度约10 μm, 其显微硬度约2 654 HV, 涂层与基体间的界面结合力可达62 N;与基体相比, 多层涂层的平均摩擦因数约降低了23%, 磨损量约减少了50%, 其磨损机制为疲劳磨损和磨粒磨损。
所属栏目
材料性能及其应用四川省教育厅青年基金资助项目(12ZB164); 国家“863”计划课题项目(2007AA09Z202)
收稿日期
2012/12/172013/10/12
作者单位
张进:西南石油大学材料科学与工程学院, 成都 610500
薛屺:西南石油大学材料科学与工程学院, 成都 610500
秦曾:西南石油大学材料科学与工程学院, 成都 610500
辛荣:西南石油大学材料科学与工程学院, 成都 610500
备注
张进(1979-), 男, 山西高平人, 讲师, 硕士。
引用该论文:
ZHANG Jin,XUE Qi,QIN Zeng,XIN Rong.Microstructure and Wear Resistance of Ti(CN)/TiC/Al2O3 Multilayer Coating Prepared by Chemical Vapor Deposition[J].Materials for mechancial engineering,2014,38(2):76~81
张进,薛屺,秦曾,辛荣.化学气相沉积Ti(CN)/TiC/Al2O3多层涂层的结构和耐磨性能[J].机械工程材料,2014,38(2):76~81
参考文献
【1】
王远, 周飞, 张庆文. Al2O3/CrNX复合膜的摩擦磨损特性[J].材料工程,2010(2):42-46,51.
【2】
XUE J M, ZHAO W J, WOLF G K. The corrosion properties of Al/Al2O3 multilayered coatings on CK45 steel deposited by IBAD[J]. Surface and Coatings Technology,2004,187(2/3):194-198.
【3】
邵红红, 王季, 王晓静, 等.提高钢基表面Al2O3薄膜结合力的研究[J].功能材料, 2010, 41(5): 794-796,799.
【4】
SARAFOGLOU C I, PANTELIS D I, BEAUVAIS S, et al.Study of Al2O3 coatings on AISI 316 stainless steel obtained by controlled atmosphere plasma spraying (CAPS)[J].Surface and Coatings Technology,2007,202 (1):155 -161.
【5】
LAMPKE T, MEYER D, ALISCH G, et al. Alumina coatings obtained by thermal spraying and plasma anodising-a comparison[J].Surface and Coatings Technology,2011,206 (7) :2012-2016.
【6】
张景德, 尹衍升, 张虹,等.等离子喷涂Fe3Al-Al2O3陶瓷梯度涂层[J].机械工程材料, 2003,27(2): 28-30,33.
【7】
雷阿利, 李高宏, 冯拉俊,等.等离子体喷涂Cu-Al2O3梯度涂层的组织与耐磨性分析[J].焊接学报, 2008,29(5): 65-68.
【8】
翟长生, 巫瑞智, 王海军,等.HEPJet等离子喷涂Al2O3性能试验研究[J].材料工程, 2004(12):47-50,55.
【9】
尹衍升, 张景德, 李嘉,等.Fe3Al/Al2O3梯度复合涂层的摩擦磨损性能[J].摩擦学学报, 2003, 23(5): 376-379.
【10】
高继峰, 索进平.等离子喷涂制备TiC+(Al2O3/TiC)+Al2O3自愈合涂层[J].硅酸盐学报,2011,39(11):1844-1849.
【11】
辛世刚, 姜兆华, 吴晓宏,等.微弧氧化α-Al2O3陶瓷膜生长过程分析[J].稀有金属材料与工程, 2004,33(6): 651-654.
【12】
赵建华, 赵国华, 李涛,等.H13热作模具钢微弧氧化复合陶瓷层的组织和性能[J].材料热处理学报, 2012,33(3):129-132.
【13】
薛文斌, 金乾, 杜建成,等.不锈钢表面阴极微弧电沉积氧化铝膜层的性能[J].材料研究学报, 2012, 26(1):21-25.
【14】
TIWARI S K, SAHU R K, PRAMANICK A K,et al. Development of conversion coating on mild steel prior to sol gel nanostructured Al2O3 coating for enhancement of corrosion resistance[J].Surface and Coatings Technology,2011,205(21/22):4960-4967.
【15】
罗来马, 俞佳, 郦剑. 溶胶-凝胶法45钢表面制备Al2O3陶瓷涂层及性能[J].材料热处理学报, 2009,30 (4):138-141.
【16】
王志, 李宏林, 史国普.钢基Fe/Al2O3梯度复合材料组织性能研究[J].稀有金属材料与工程, 2007,36(8): 629-631.
【17】
马壮, 曲文超, 李智超,等.热化学反应喷涂Al2O3基复合陶瓷涂层的制备及其性能[J].中国有色金属学报, 2009,19(6):1093-1099.
【18】
LI Y X, YAO J K, LIU Y. Synthesis and cladding of Al2O3 ceramic coatings on steel substrates by a laser controlled thermite reaction[J].Surface and Coatings Technology,2003,172(1):57-64
【19】
陈传忠, 王文中, 张建新.45钢表面激光溶覆Al2O3陶瓷涂层的研究[J].金属学报, 1999,35(9): 989-994.
【20】
卢红亮, 徐敏, 丁士进,等.原子层淀积Al2O3薄膜的热稳定研究[J].无机材料学报, 2006,21(5): 1217-1222.
【21】
何俊鹏, 章岳光, 沈伟东,等.原子层沉积制备Al2O3薄膜的光学性能研究[J].光学学报,2010,30(1): 277-282.
【22】
张海军,刘小萍, 葛培林,等.不同温度下多层结构TiCN/TiC/TiN镀层的摩擦学行为[J].机械工程材料, 2012,36(1):41-44,57.
【23】
王福贞, 马文存.气相沉积应用技术[M].北京: 机械工业出版社, 2007: 32-35.
【24】
MILLER T, LIN J M, PIROLLI L, et al. Investigation of thin titanium carbonitride coatings deposited onto stainless steel[J].Thin Solid Films,2012,522:193-198.
【25】
TOSA M, IKEDA Y, YOSHIHARA K. Effect of surface precipitation of titanium carbide on adherence of alumina film on steels[J].Thin Solid Films,1989,177 (1/2):107-115.
【26】
CANOVIC S, LJUNGBERG B, HALVARSSON M. CVD TiC / alumina multilayer coatings grown on sapphire single crystals[J].Micron,2011,42(8):808-818.
【27】
HALVARSSON M, VUORINEN S.The influence of the nucleation surface on the growth of CVD α-Al2O3 and κ-Al2O3[J].Surface and Coatings Technology, 1995,76/77:287-296.