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TC4钛合金表面沉积TiCN涂层及其耐磨耐腐蚀性能研究

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表面技术 2020年第6期49卷 297-304页

作者：张冬冬史昆玉汤皓晨武汉工程大学武汉430205

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T... 详细信息

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。

关键词： TiCN涂层 TC4钛合金金属碳氮化物摩擦磨损耐腐蚀性能

Cr基及其化合物过渡层对TiCN涂层性能的影响

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中国表面工程 2017年第2期30卷 56-62页

作者：李方正王昆仑赵继凤郑小燕辛艳青杨田林山东大学(威海)空间科学与物理学院山东威海264209

为研究过渡层材料及结构对TiCN涂层性能的影响,设计3种Cr基及其化合物过渡层,利用多弧离子镀技术制备TiCN涂层。膜系分别为Cr/ticn、Cr/CrN/ticn和Cr/CrN/CrCN/ticn。利用SEM、XRD、纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验机和球磨仪对涂层... 详细信息

为研究过渡层材料及结构对TiCN涂层性能的影响,设计3种Cr基及其化合物过渡层,利用多弧离子镀技术制备TiCN涂层。膜系分别为Cr/ticn、Cr/CrN/ticn和Cr/CrN/CrCN/ticn。利用SEM、XRD、纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验机和球磨仪对涂层的微观结构和性能进行表征。结果表明:随着过渡层由单层Cr依次加入CrN和CrCN,涂层原有的柱状晶生长被抑制并最终消除。与具有Ti过渡层的ticn相比,涂层不再具有明显择优取向,(111)峰强度大大减弱而(200)峰发生宽化。具有CrN和CrCN过渡层的样品硬度和附着力明显高于以单层Cr为过渡层的样品,Cr/CrN/CrCN/ticn膜系硬度和附着力最高,分别为(30.11±0.34)GPa和(37.21±0.46)N。摩擦磨损试验结果表明:CrCN过渡层的引入显著提升了涂层耐磨性,其对应样品摩擦因数最低,达到0.111,并在球磨测试中表现稳定,而其它膜系均出现不同程度的磨损形貌。

关键词：过渡层 TiCN涂层硬度附着力耐磨性

阴极弧离子镀TiCN涂层的SEM-EDS面扫描与线扫描分析（英文）

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稀有金属材料与工程 2015年第12期44卷 3000-3004页

作者：孔德军王进春郭皓元王文昌常州大学江苏常州213164 江苏省材料表面科学与技术重点实验室江苏常州213164

采用阴极弧离子镀在Cr12MoV冷作模具钢表面制备了TiCN涂层,通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了涂层表面化学元素的面分布和界面化学元素的线分布。讨论了涂层界面结合机理,用划痕法对结合强度进行了表征分析。结果表明,涂层主要是由... 详细信息

采用阴极弧离子镀在Cr12MoV冷作模具钢表面制备了TiCN涂层,通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了涂层表面化学元素的面分布和界面化学元素的线分布。讨论了涂层界面结合机理,用划痕法对结合强度进行了表征分析。结果表明,涂层主要是由TiN、TiC和C原子组成,其中TiN和TiC提高了涂层硬度,C原子改善了涂层摩擦润滑性能;涂层中N原子分数超过C原子分数,界面结合处发生了相互扩散,涂层中C原子扩散量最大,基体中Si原子扩散量最大,涂层与基体形成了冶金结合,利用划痕法测定TiCN涂层结合强度为79.6 N。

关键词： TiCN涂层 SEM-EDS面扫描 SEM-EDS线扫描结合强度

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TiCN涂层的制备及其性能的研究

陶瓷学报 2020年第3期41卷 384-389页

作者：齐文艳李田傅思伟叶芳管森森陈韶瑜张迅达国网天津市电力公司电力科学研究院天津300384

利用反应等离子喷涂方法,通过喷涂自制的复合粉成功地制备了TiCN涂层。使用蔗糖作为碳源,采用蔗糖前驱体碳化的方法,将蔗糖和Ti粉混合均匀后经一定热处理进行碳化,使蔗糖生成的C包裹住Ti粉,这种方法得到的复合粉末中C和Ti粉颗粒两者混... 详细信息

利用反应等离子喷涂方法,通过喷涂自制的复合粉成功地制备了TiCN涂层。使用蔗糖作为碳源,采用蔗糖前驱体碳化的方法,将蔗糖和Ti粉混合均匀后经一定热处理进行碳化,使蔗糖生成的C包裹住Ti粉,这种方法得到的复合粉末中C和Ti粉颗粒两者混合非常均匀,接触面积大,反应更加充分。在150℃及250℃下制备复合粉,蔗糖没有完全碳化,不能完全碳化的蔗糖在等离子喷涂时未合成TiCN涂层。采用350℃、Ti︰C的摩尔比为1︰3制备的复合粉,成功制备了TiCN涂层。对涂层的相组成、硬度和组织形貌特征进行了分析,结果表明,涂层的主相为TiC0.2N0.8,并且含有少量TiN,但涂层较疏松,硬度较低,因此,耐磨性能较差。

关键词：反应等离子喷涂 TiCN涂层显微组织力学性能

化学气相沉积MT-ticn和HT-TiCN涂层的摩擦磨损性能

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材料热处理学报 2018年第1期39卷 105-110页

作者：陈鹏朱丽慧刘振宇上海大学材料科学与工程学院上海200072 Kennametal Inc 美国拉特罗布15650

采用中温化学气相沉积（Medium Temperature Chemical Vapor Deposition MT-CVD）和高温化学气相沉积（High Temperature Chemical Vapor Deposition HT-CVD）在WC-Co硬质合金基体上沉积TiCN涂层。利用X射线衍射仪、扫描电镜表征涂层的显微组织结构,采用纳米压痕仪测试涂层的硬度,采用往复式多功能摩擦磨损试验机（UMT-3T）和表面轮廓仪研究MT-ticn和HT-TiCN涂层的摩擦磨损性能。结果表明：HT-TiCN涂层比MT-TiCN涂层C/N比大,晶粒尺寸较小,硬度较高。MT-TiCN涂层表面晶粒呈透镜状,表面较为粗糙,摩擦系数较大。HT-TiCN涂层由透镜状晶粒和细小的等轴晶组成,表面较为光滑,摩擦系数较小。MTTiCN涂层磨损机制除磨粒磨损外,还包括粘着磨损和氧化磨损;HT-TiCN涂层磨损机制主要是磨粒磨损。HT-TiCN涂层晶粒形貌特殊、硬度较高、摩擦系数较小,因此,耐磨性比MT-TiCN涂层更好。

关键词： TiCN涂层显微结构硬度耐磨性

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HiPIMS制备高性能TiCN涂层

金属加工（冷加工） 2024年第1期 73-75,80页

作者：陈亚奋王晓琴惠瑜广东华升纳米科技股份有限公司广东东莞523000

通过HiPIMS技术制备高硬度低摩擦系数的TiCN涂层,极大地提升了丝锥涂层的使用寿命。通过试验验证不同C含量对涂层硬度和摩擦系数以及刀具寿命的影响。

关键词： HiPIMS TiCN涂层微观结构力学性能摩擦磨损丝锥

钛合金表面不同过渡层对TiCN涂层在海水环境中动态耐磨性能的影响

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稀有金属材料与工程 2017年第S1期46卷 76-79页

作者：李金龙钟华生王立平中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201

采用多弧离子镀技术在Ti6Al4V合金表面沉积TiCN涂层,并在基体和TiCN涂层之间引入Ti和TiN过渡层以提高TiCN涂层界面结合强度。研究了海水环境中不同过渡层对TiCN涂层摩擦学性能的影响。研究结果显示,所制备的TiCN涂层具有均匀致密的结构... 详细信息

采用多弧离子镀技术在Ti6Al4V合金表面沉积TiCN涂层,并在基体和TiCN涂层之间引入Ti和TiN过渡层以提高TiCN涂层界面结合强度。研究了海水环境中不同过渡层对TiCN涂层摩擦学性能的影响。研究结果显示,所制备的TiCN涂层具有均匀致密的结构,涂层总厚度均为2mm。TiN/TiCN涂层硬度高达30 GPa,高硬度平台区域也最长。以TiN作为过渡层的TiCN涂层结合强度最高,Lc1和Lc2分别高达60 N和80 N。TiN作过渡层的TiCN涂层具有低的摩擦系数和最低的磨损率,在海水环境中呈现出最佳的耐磨性能。

关键词： Ti6Al4V 多弧离子镀 TiCN涂层海水摩擦磨损

反应等离子喷涂制备TiCN涂层及其电化学性能的研究

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反应等离子喷涂制备TiCN涂层及其电化学性能的研究

作者：南召帅河北工业大学

学位级别：硕士

本文采用反应等离子喷涂技术制备TiCN涂层,但由于该技术自身的原因,涂层中存在缺陷,如孔隙、裂纹等,使其优异性能得不到充分发挥。本文采用钛粉和石墨制备了TiCN涂层的喷涂喂料。通过氧化处理、氮化和铬元素的添加,对涂层进行了改性处... 详细信息

本文采用反应等离子喷涂技术制备TiCN涂层,但由于该技术自身的原因,涂层中存在缺陷,如孔隙、裂纹等,使其优异性能得不到充分发挥。本文采用钛粉和石墨制备了TiCN涂层的喷涂喂料。通过氧化处理、氮化和铬元素的添加,对涂层进行了改性处理。用SEM、XRD、XPS等方法对相组成、显微结构进行了分析,并对电化学腐蚀性能进行了研究。结果表明:涂层经过400℃和600℃氧化处理后,涂层主相为ticn和ticn,600℃氧化处理后,氧化物含量升高且有新相TiO生成。800℃氧化处理后,涂层发生严重氧化,主相的峰强降低而TiO相的强度更高。随着温度升高,600℃氧化处理后涂层的孔隙率达到最低值(5.25%),涂层经过氧化处理后耐腐蚀性能提高。自腐蚀电位随着温度的升高先降低后升高,600℃氧化处理后最低为-598mv,同时腐蚀电流也达到最小值为5.86 uA?cm。TiCN涂层经氮化处理后在其表面生成了在涂层表面形成相对致密、化学性能稳定的富氮层,孔隙率降低从8.64%降低到7.86%,自腐蚀电位升高到-602mv,与TiCN涂层相比提高了13%,氮化处理后腐蚀电流降低8.62 uA?cm,降低了44%。Cr的加入并没有改变涂层的显微组织,涂层由ticn、CrTiN和金属单质Cr组成,涂层的孔隙率随Cr含量的增加而减小,当Cr含量为20wt%时,孔隙率最低为5.19%。随着Cr含量的增加,涂层的Ecorr先增加后减小,当Cr含量为20wt%时,Ecorr升高到-465mv,腐蚀电流最小为3.42uA?cm。TiCN涂层经不同工艺处理后,(TiCr)CN复合涂层表现出最佳的耐蚀性,氮化处理的优化作用最差。氧化处理与氮化处理后涂层的腐蚀机理与TiCN涂层相同,(TiCr)CN复合涂层中的Cr会首先发生腐蚀反应,进而对基体进行腐蚀。

关键词：反应等离子喷涂 TiCN涂层氧化处理氮化处理 Cr添加电化学腐蚀

脉冲偏压占空比对复合离子镀TiCN涂层结构和性能的影响

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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中国表面工程 2014年第4期27卷 100-106页

作者：程芳黄美东王萌萌范喜迎李云珂刘野天津师范大学物理与材料科学学院天津300387

采用多弧离子镀和磁控溅射复合离子镀技术在高速钢基底上制备TiCN涂层,通过改变脉冲偏压占空比的大小获得了不同的涂层试样,利用台阶仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、维氏硬度计等对涂层进行表征,研究占空比对TiCN涂层组织... 详细信息

采用多弧离子镀和磁控溅射复合离子镀技术在高速钢基底上制备TiCN涂层,通过改变脉冲偏压占空比的大小获得了不同的涂层试样,利用台阶仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、维氏硬度计等对涂层进行表征,研究占空比对TiCN涂层组织结构和力学性能的影响。结果表明:随着脉冲偏压占空比的增加,TiCN涂层的表面大颗粒逐渐减少,表面形貌得到改善。涂层结构中,(111)晶面的择优取向趋势明显,沉积速率和显微硬度均出现先增大后减小的趋势,且在占空比为40%时均达最大值。TiCN涂层的最高硬度为3 800HV0.025,约为基底硬度的4倍。

关键词：复合离子镀脉冲偏压占空比 TiCN涂层显微硬度