脉冲电源占空比对电弧离子镀AlCrN涂层结构和性能的影响

作     者：赵鑫 刘琰 杨豆 李敬雨 杨兵 ZHAO Xin;LIU Yan;YANG Dou;LI Jing-yu;YANG Bing

作者机构：武汉大学动力与机械学院武汉430072 武汉大学苏州研究院江苏苏州215123 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2020年第49卷第9期

页      面：258-265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：国家自然科学基金(U1832127) 江苏省自然科学基金(BK20171233) 

主　　题：脉冲电弧离子镀 AlCrN涂层 占空比 纳米硬度 结合力 耐蚀性 

摘      要：目的研究阴极电弧离子镀脉冲电源占空比对AlCrN涂层结构和性能的影响,优化工艺参数,以提高涂层的性能。方法采用脉冲电弧离子镀制备不同占空比AlCrN涂层,利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪和Chi650e电化学工作站,表征涂层的结构、力学性能和耐蚀性能。结果随着占空比的增加,涂层表面颗粒面积分数和粗糙度先逐渐增加,当占空比大于20%后,颗粒面积分数趋于平稳,同时涂层的厚度从4.06μm逐渐增加到7.56μm。当占空比低于20%时,涂层中存在较多的孔隙;当占空比大于20%后,涂层中的孔隙较少,涂层结构较为致密。XRD结果表明,AlCrN涂层为立方结构,晶粒尺寸在14.9~18 nm之间。涂层硬度和结合力均随占空比先增加后减小,占空比为25%时,硬度可达35.19 GPa,结合力为81.7 N。占空比为25%时,涂层的自腐蚀电位较高,自腐蚀电流密度最小,表明该涂层的耐蚀性较强。结论适当地提高脉冲电源占空比可降低涂层中孔隙的含量,提高涂层的硬度和膜基结合力,同时提高涂层的抗腐蚀性。