TC4钛合金表面沉积TiCN涂层及其耐磨耐腐蚀性能研究

作     者：张冬冬 史昆玉 汤皓晨 ZHANG Dong-dong;SHI Kun-yu;TANG Hao-chen

作者机构：武汉工程大学武汉430205 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2020年第49卷第6期

页      面：297-304页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：武汉工程大学科学研究基金项目资助(k201519)。 

主　　题：TiCN涂层 TC4钛合金 金属碳氮化物 摩擦磨损 耐腐蚀性能 

摘      要：目的提高TC4钛合金的耐磨耐蚀性能。方法采用双阴极等离子溅射沉积技术在TC4合金表面制备了TiCN涂层。通过XRD表征了涂层的物相组成,并通过SEM表征了涂层的微观形貌。利用声发射划痕仪研究了涂层与基体的结合力,摩擦磨损试验机用于研究TiCN涂层的摩擦磨损性能。用电化学工作站在3.5%NaCl溶液中进行电化学实验。结果所沉积涂层均匀致密,无明显缺陷,涂层由外层厚度约为8μm的TiCN沉积层和其下约4μm厚的过渡层组成。TiCN涂层与TC4基体的结合强度比较高,其结合力达到66.4 N。室温条件下法向载荷相同时,TiCN涂层的磨痕宽度远小于TC4钛合金基体的磨痕宽度。TiCN涂层的比磨损率为(1~2)×10^-5 mm^3/(N·m),TC4钛合金的比磨损率为(2~4)×10^-4 mm^3/(N·m),TiCN涂层的比磨损率较TC4钛合金降低了1个数量级以上,并且对载荷的变化不敏感。TiCN涂层与TC4钛合金基体比较,具有更高的自腐蚀电位和更低的腐蚀电流密度,涂层的腐蚀电流密度为1.57×10^-9 A/cm^2,TC4钛合金的腐蚀电流密度为1.35×10^-8 A/cm^2,涂层的腐蚀电流密度较钛合金基体小1个数量级。TiCN涂层的EIS阻抗谱容抗弧值也较大。结论双阴极等离子溅射沉积TiCN涂层可以有效提高TC4钛合金的耐磨耐腐蚀性能。