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1、多弧离子镀TiAlN涂层探究进展摘要：文章概述了多弧离子镀TiAlN涂层的研究现状及发展趋势，详细分析了A1元素含量和弧电流、N2流量、基体偏压、温度等工艺参数对TiAlN涂层的结构、硬度、结合力、耐磨性等性能的影响。目前，多弧离子镀TiAlN涂层存在液滴数量多，为了进一步促进多弧离子镀TiAlN涂层的应用，需进一步优化工艺，发展纳米TiAlN涂层。关键词：多弧；离子镀;TiAlN涂层；研究多弧离子镀属于离子镀的一种改进方法，最早是由苏联人开发，上世纪80年代初，美国的Multi-Arc公司和Vac-Tec公司首先把这种技术
2、实用化［1］。其基本原理［2］是在真空腔内，基底与蒸发源施加一电场，当腔体压力适当时，蒸发源与基底之间会产生辉光放电或弧光放电，在和电子碰撞过程中，会形成气体离子和靶材（薄膜材料）的离子，这些离子在电场中被加速飞向基底，于是在离子轰击影响下发生凝结而形成薄膜。多弧离子镀TiAlN涂层是在TiN涂层的基础上发展起来的一种新型三元复合涂层，TiAlN涂层具有更高的硬度、抗高温氧化性、热疲劳性能、耐磨性等特点，目前在模具制造、航空发动机和生物医学等方面已有应用［3-5］o因此，多弧离子镀TiAlN涂层近年来受到广泛地关注。1TiA
3、lN涂层的性能1.1Al元素对涂层结构的影响1.3A1元素对涂层结合力的影响1.4A1元素对耐磨性的影响A1元素对TiAlN涂层耐磨性的作用具有双重性［16］,研究表明，摩擦系数随着A1含量的增加而减小，耐磨性能提高。1.5靶材的选择A1元素的引入可改善涂层结构，提高硬度、结合力和耐磨性，为了在冲压模具上获取更优质性能的涂层，首先应考虑基材与TiAlN涂层的关系，其次最重要的是靶材的选择和工艺参数的优化。张德元［17］研究表明分离靶（Ti靶、A1靶）不利于整炉产品涂层的均匀性，因此，一般来说选择TiAl合金靶作为靶材。2多弧
4、离子镀工艺参数对TiAlN涂层的影响2.1弧电流对TiAlN涂层的影响试验研究发现，弧电流与涂层厚度呈正比关系，同时硬度也随着弧电流的增加而增加。但是对于一定的靶材，增加弧电流，意味着靶材整体温度的升高，相应的液滴的产生会随之增多，而且液滴的尺寸也会增大，在沉积的过程中会形成大颗粒，大大降低涂层的各种性能。图3不同弧流条件下TiAlN膜层的表面形貌从图3可以看出，当电流从60A增大到100A时，薄膜表面的颗粒尺寸越大，数量也越多，涂层表面的大颗粒缺陷也就越严重，因此，在不影响涂层厚度的情况下，尽量采用低电流。1.2N2流量对
5、TiAlN涂层的影响3结束语2.1多弧离子镀TiAlN涂层由于A1元素的引入可改善涂层结构，提高硬度、结合力和耐磨性。3.2选择TiAl合金靶作为阴极靶材，有望获得更加均匀的涂层。3.3弧电流为60A,基体偏压为-800V时，TiAlN涂层表面液滴密度和直径较小。1.4N2流量为200sccm时,TiAlN涂层硬度高达3300HV。3.5为了进一步研究多弧离子镀TiAlN涂层的性能及应用，还需进一步优化工艺参数，获得纳米涂层。参考文献[1]蔡，表面工程技术工艺方法400种[M],北京：机械工业出版社，2006,271[2]赵
6、时璐，多弧离子镀Ti-Al-Zr-Cr-N系复合硬质膜的制备、微结构与性能[D],沈阳：东北大学，2010,15-16[3]XinLi,LiuPing,FengChangjie,etal.Fatiguebehaviorof(graded)(Ti,Al)N-coated!CrllNi2W2MoVstainlesssteelathightemperature[J]・SurfCoatTechn,2010,204(15)：2417[1]ZhuYC,FujitaK,IwamotoN,etal.Influenceofboronionim
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