溅射功率对Ag-TiN涂层微观组织、耐磨性能影响研究

摘要

采用直流磁控溅射技术,研究不同功率（60、110、150 W）下,在钛合金基材上制备的Ag-Ti N陶瓷涂层的微观结构及性能。分别利用扫描电子显微镜、X射线能谱分析和X射线衍射分析涂层表面、截面的形貌与组织成分。采用往复摩擦磨损试验机测试涂层的耐磨损能力。结果表明,在3组功率下试样涂层厚度分别为2.941、3.625、5.023μm,表面Ag的质量分数分别为50.97%、70.42%、91.25%,表面主要物相是Ag、Ti N与TiO₂;随着功率的增大,涂层表面晶粒体积减小,涂层更加均匀致密;Ag颗粒从涂层中扩散到表面,充当润滑物,降低涂层的摩擦系数,110 W制备的样品摩擦系数降低31%;在载荷10 N和20 N下磨损试验中,涂层表面磨损量减少33%,耐磨损性能比基体材料分别提高了41%和31%。制备的Ag-TiN涂层有效改善了钛合金表面微观结构,提高了涂层耐磨性能。在110 W溅射功率下制备的涂层微观组织良好,摩擦系数较低,耐磨性最佳。

关键词

磁控溅射 / 钛合金 / Ag-TiN陶瓷层 / 微观组织 / 耐磨性