LY12铝合金表面多弧离子镀TiN薄膜的结合强度及磨损性能-论文.pdf

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1、鬻voNo'4Apr2014伤，移，LY12铝合金表面多弧离子镀TiN薄膜的结合强度及磨损性能庄蕾。，戴景杰，李守英。孙巍巍(1．青岛滨海学院机电工程学院，山东青岛266555；2．太原理工大学材料科学与工程学院，山西太原030024)[摘要]现有铝合金表面强化技术存在强化层薄，与基体结合力差或成本高等问题。采用多弧离子镀在硬铝合金LY12表面沉积了TiN薄膜，采用x射线衍射仪分析其结构，采用扫描电镜观察其界面形貌，采用单点划痕试验和磨损试验研究了TiN薄膜与基材的结合力、磨损性能及磨损机制。结果表明：在LY12

2、铝合金表面制备的TiN薄膜厚度达6m以上，膜基结合力约为41．29N；TiN薄膜可大幅提高LY12铝合金的耐磨性能；随着载荷的增加，TiN薄膜的磨损机制从黏着磨损逐步向磨粒磨损转变。[关键词]LY12铝合金；多弧离子镀；TiN薄膜；膜基结合力；磨损性能；磨损机制[中图分类号]TG174．444[文献标识码]A[文章编号]1001—1560(2014)04—0060—020前言1试验铝合金比强度高，延展率大，延展成型性能好，抗1．1基材前处理腐蚀性能优良，被广泛应用于工业领域，但其硬度低，以LY12铝合金为基材，尺

3、寸为25．0mm×40．0耐磨性能不理想，需进行表面处理。传统的铝合金表mm×2．5mm，作常规热处理(500℃固溶+230cC时面强化工艺有喷丸强化、振动强化和滚筒强化，强化层效)后，用280，400，600，1000号耐水砂纸打磨、抛光至深度约为0．07—0．50mm，较薄，与基材结合力弱。激镜面。放入超声波清洗机中清洗15min，放入金属清光熔凝、激光合金化、激光熔覆等新工艺的强化层厚而洗剂中室温除油15min；用丙酮和清水冲洗，用吹风机致密，与基体呈冶金结合，结合强度高，但成本偏高，不吹干备用。适合大批量

4、生产。1．2多弧离子镀TiN薄膜硬质薄膜可改善传统工程材料的摩擦学性能，其(1)轰击离子源为高纯度Ti靶，所用气源为中以TiN薄膜应用最广泛，但目前将其用于铝合金的99．99％氩气和氮气。将基材用酒精擦洗后装人MIP一4研究报道较少。本工作采用多弧离子镀技术在LY12型多功能离子镀膜机中，抽至极限真空度8×10Pa铝合金表面沉积TiN薄膜，并进行了单点划痕和球盘后充氩气至4×10～Pa，偏压为900V，轰击时间磨损试验，研究了膜基结合强度及铝合金镀膜前后的3mino耐磨性能。(2)加热充氮气到2×10Pa，偏压为

5、600V，加热时间为8min，试样架旋转，以防试样表面熔化。(3)薄膜制备加热完毕后，关氩气，充氮气至气[收稿日期]2013一n)一28压为6×10Pa，偏压为200V，占空比0．8，弧靶电流[基金项目]山东省高等学校科技计划项目(J10DLD53)75A，时间为60rain，试样随炉冷却至室温后取出。资助1．3TiN薄膜的结构和性能表征[通信作者]庄蕾(1982一)，在读博士，副教授，从事表面工程和功能材料制备研究，电话：(I)膜基结合力在MFT．4000多功能材料表面15154292895，E·mail：zh

6、uangleiqd@163．试验仪上进行单点划痕试验：用一顶角为120。的光滑COm圆锥状洛氏金刚石划针，在逐渐增加的载荷下刻划薄