划痕法表征TD处理制备的VC涂层界面结合强度

《划痕法表征TD处理制备的VC涂层界面结合强度》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaFeb．252012V01．33No．2362．368ISSN1000—6893CN11—1929／Vhttp：／／hkxbbuaa．edu．cnhkxb@buaaedu．crl文章编号：1000—6893(2012)02—0362—07划痕法表征TD处理制备的VC涂层界面结合强度孔德军*，周朝政常州大学机械工程学院，江苏常州213016摘要：为了测定碳化钒(VC)涂层与基体之间的结合强度，分析涂层与基体的结合机制，采用热扩散(TD)处理在

2、冷作模具钢Crl2MoV表面制备了VC涂层，通过扫描电镜(SEM)观察了其表面与界面形貌，利用能谱议(EDS)分析了结合界面的V、c元素的分布，用划痕法测定了涂层与基体的界面结合强度，并对涂层失效机理进行了分析。结果表明，经TD处理制备的VC涂层与基体结合界面为成分梯度界面，二者结合面为成分含量呈梯度变化的过渡层，V元素含量从表面到基体逐渐下降，而c元素含量逐渐上升；其结合界面处化学元素相互结合，形成冶金结合，测得涂层与基体的结合强度平均值为45．7N；涂层失效形式为界面层的压裂，其结合强度主要与VC涂层残余压应力有

3、关。关键词：TD处理；VC涂层；结合界面；划痕法；结合强度中图分类号：V261．93；TGl56．8文献标识码：A作为表面改性技术的扩散处理或扩散渗透处理技术如渗碳、氮化，已广泛应用于航空航天、冷作模具和工具等行业，可以对一些既要求高耐磨又要求高韧性的特殊零部件进行表面处理。在航空航天和汽车制造的各类生产现场，各种零部件的生产在高性能和耐久性方面对于模具和工具的要求也越来越高。热扩散(TD)法是一种能有效地提高模具使用寿命的渗金属法[1]，该方法是把被处理的材料浸入盐浴炉中保温一定时间，取出后用油进行冷却，从而在基体

4、材料表面形成具有高硬度、良好的耐磨性和抗咬合性的碳化钒(VC)涂层，达到提高模具和工具使用寿命的目的[2]。VC涂层主要由V和C元素组成，厚度均匀、致密，可达2～20肛m。其中界面结合强度是涂层使用寿命最为重要的性能之一[3]，因此，对涂层结合强度测定和评价是一个关键问题。涂层界面结合强度检测的方法很多，如划痕实验法、激光层裂法、压痕实验法等[4-5]，其中划痕实验法是目前应用最广泛的、能够有效测定涂层与基体结合性能的一种方法，具有定量精度高和重复性好的特点。目前国内外对VC涂层的制备方法及其力学性能进行了大量研究‘

5、6。9]，但对界面结合强度检测与表征方法研究甚少。笔者利用TD处理法在Crl2MoV冷作模具钢表面制备了VC涂层，通过划痕法定量测试了其界面层结合强度，用扫描电镜(SEM)对其冶金结合方式和失效破坏形式进行了分析，为VC涂层的实际使用提供了实验基础。1实验方法实验材料为Crl2MoV冷作模具钢，设备为收稿日期：2011—04—26；退修日期：2011—09—19；录用日期：2011—11—01；网络出版时间：2011．11—1610：08网络出版地址：WWW．cnki，net／kcms／detail／11．1929．

6、V．20111116．1008．002．htmlDOI：CNKI：11．1929／V．20111116．1008．002基金项目：常州市应用基础研究计划(0J20110019)}江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(XM2010—243)*通讯作者，Tel．：0519-83290205E．mail：kong．dejun@163．com确角榕式lKongDJ·ZhouCZ．TokenofinterracialbondingstrengthforVCcoatingpreparedbyTDProcesswithscratc

7、hingiActaAeronau．ticaetAstronauticaSinica，2012·33(2)：362-368．孔德军．揭朝政．翱瘦法表征TD处理翩备的VC涂层界面结合强度．航空学报，2012．33(2)：362．368．孔德军等；划痕法表征TD处理制备的VC涂层界面结合强度TD盐浴处理炉(K型热电偶，最高加热温度1300℃，自动控温精度土5℃)。盐浴由供钒剂FeV50、还原剂FeSi45及基盐无水硼砂和活化剂NaF组成，各组分的质量分数：FeV50：9％～10蹦，FeSi45：3％～4％，无水硼砂：85％

8、～86％，NaF：2％～3％。盐浴配制好后，先用基盐启动盐炉；然后再将供钒剂、活化剂和还原剂混合均匀加入到盐浴，待其充分熔化后将Crl2MoV冷作模具钢浸入1050～I200的盐浴中保温6h，取出在油中淬火，180～200℃低温回火2h，即获得实验所需试样。采用兰州化学物理研究所研制的WS-2005薄膜附着力自动划痕仪，以涂层从基体剥落的临界载