为了研究不同微织构形貌对刀具表面涂层性能的影响, 利用光纤激光在其表面制备了不同面积占有率的毛化和沟槽微织构形貌, 并利用PVD磁控溅射镀膜技术对织构化的试样表面进行TiAlN涂层的沉积。采用Nanofocus共聚焦显微镜检测涂层前后的织构形貌; 应用AMH-61显微硬度计检测试样表面的显微硬度; 采用D8 ADVANCE型X射线衍射仪检测织构化涂层表面的残余应力; 采用Rtec MFT-5000型表面性能试验机对涂层表面进行划痕试验, 表征涂/基结合力。结果表明: 一定面积占有率的毛化形貌有利于提高涂层显微硬度, 沟槽形貌对涂层显微硬度有较小的削弱作用, 面积占有率对其影响不大。两种织构形貌均能减小涂层内部残余应力, 残余应力下降幅度与织构面积占有率呈正相关。一定面积占有率的织构有利于增强涂层结合强度, 毛化相比沟槽更有效, 结合力最高可提升19.2%。两种微织构形貌有效提高了刀具表面涂层性能。
硬质合金 激光微织构 TiAlN涂层 残余应力 结合强度 cemented carbide laser micro-texturing TiAlN coating residual stress bonding strength
1 西南石油大学机电工程学院, 四川 成都 610500
2 四川金星压缩机制造有限公司, 四川 成都 611731
3 成都大学工业制造学院, 四川 成都 610106
采用电弧离子镀技术(AIP)在YW2合金基体表面制备了TiAlN涂层,通过化学方法退除基体上的涂层,分析了硬质合金表面退除涂层后和镀覆涂层前成分和元素存在形态的变化.发现当样品在30%H2O2、草酸钾COOK(1.5mol·L-1)、缓蚀剂葡萄糖酸钠GA和NaOH,VNaOH溶液:V30%H2O2:VCOOK溶液=1:1:1,45 ℃时,45 min可以退除涂层,肉眼未观察到基体表面受腐蚀.涂层退除后样品表面光亮,呈现合金未镀覆涂层前颜色.通过对退镀后YW2基体和基体镀覆涂层前的表面XPS定性及定量分析发现,退除涂层后,基体表面W元素结合能和N元素主峰结合能与XPS结合能与参照表上对应结合能变化很小,元素的价态没有发生变化;镀覆TiAlN涂层时扩散到合金浅表层的Al,Ti,N元素,造成表面Al,Ti,N元素含量较镀覆涂层前增加,结合能位置偏移,形成AlN和TiN,有利于重新镀覆的涂层与合金基体的结合。
退镀液 TiALN涂层 硬质合金 能谱研究 Removal solution TiALN coatings Cemented carbide Energy bond research 光谱学与光谱分析
2015, 35(4): 1089
1 江苏大学机械工程学院,江苏 镇江 212013
2 温州大学机电工程学院,浙江 温州 325035
3 成都工具研究所股份有限公司,四川 成都 610000
为了研究硬质合金表面激光微织构工艺对膜-基结合性能的影响,利用光纤激光对硬质合金表面进行了微织构造型(不同微凹坑直径、深度及密度),并选用PVD工艺利用超高真空多功能的磁控溅射系统对硬质合金织构后的表面进行TiAlN涂层的沉积;采用HXD-1000TMSC/LCD 显微硬度计测定了涂层表面的显微硬度;应用X-350A X射线应力测定仪检测了基体织构后的表面残余应力以及涂层后试样截面的残余应力。研究结果表明: 硬质合金基体激光微织构处理对涂层表面的显微硬度具有一定的影响,其中织构密度对显微硬度的影响较大;硬质合金表面激光微织构会在基体上引入残余拉应力,凹坑间距对残余应力影响很小,而织构密度对残余应力的影响较大。
激光微织构 硬质合金 TiAlN涂层 显微硬度 残余应力 laser micro texture cemented carbide TiAlN coating microhardness residual stress
