氮氬比對多弧離子鍍TiAlSiN薄膜形貌和性能的影響

覃 群，吳浩龍，王天國

(1.湖北汽車工業學院材料科學與工程學院，湖北 十堰 442002；2.東風汽車底盤系統有限公司，湖北 十堰 442002)

0 前 言

TiN 薄膜是20 世紀80 年代開發的一種硬質薄膜，具有高的硬度、良好的耐腐蝕性，用于改善不同合金、鋼和碳化物的表面性能，廣泛用于提高刀具和模具的性能以及延長他們的使用壽命。盡管TiN 涂層具有許多優點，但它需要非常高的基體溫度才能獲得足夠的黏合強度，同樣它也會在550 ℃的溫度下被氧化形成TiO2，不能完全滿足工作條件，限制了它在工業中的發展[1，2]。TiN 涂層的這些缺點使研究人員更多地關注三元和四元涂層。TiAlSiN 薄膜是將Al 和Si 等替代元素被添加到fcc-TiN 薄膜中發展起來的四元硬質薄膜。TiAlSiN 薄膜涂層的抗氧化溫度可提高到850～950 ℃，遠高于TiN 涂層薄膜的，而且TiAlSiN 薄膜還具有較高的硬度、切削性能、耐磨性、耐腐蝕性及熱穩定性[3-6]。

模具的制造應用是機械制造業的重要組成部分，在工業生產過程中起到非常重要作用。隨著工業的快速發展，對模具的耐磨損、抗高溫氧化性、耐腐蝕性等性能提出了更高的要求，因此提高模具質量，延長其使用壽命是研究人員重點關注的問題。已有研究表明，通過表面處理技術，在模具表面薄膜沉積高硬度、高耐磨性的硬質薄膜，可以改善模具的表面性能，大幅度延長模具的使用壽命[7-9]。Kumar 等[10]在模具鋼表面制備了TiAlN 涂層，磨損實驗結果表明，模具鋼表面鍍上TiAlN 涂層后具有較高的耐磨性能和較低的摩擦系數。王其曬等[11]采用電弧離子鍍技術在模具鋼H13 表面沉積CrTiN 涂層，當Cr/Ti 原子比為1.4 時，致密的CrTiN涂層具有最佳的耐腐蝕性能。……