第十五届全国表面工程大会

氮化物涂层具有优异的耐磨损、抗腐蚀特性，已在刀具、模具、机械零部件等领域发挥重要的表面强化作用，并通过多元或多层复合结构设计实现了其在多种环境工况条件下的性能优化。然而通过物理气相沉积制备的TiN基涂层与基体间存在相组成与结构的突变，导致层-基间存在较大的硬度梯度和较低的结合强度，涂层附着强度和承载能力较低，不能满足腐蚀磨损耦合环境下苛刻的服役要求。离子渗氮制备的表面原位梯度渗氮层增强了基体的硬度，为氮化物层提供良好的机械支撑，从而有效抑制涂层的开裂失效，提高了整体耐磨损性能。选用TC11钛合金做为基体，首先通过等离子体氮化技术在基体表面制备渗氮层，随后利用等离子体刻蚀效应对渗氮层表面进行重整，最后再采用等离子体镀膜技术制备了TiN、TiAlN、TiCN三种不同镀层。研究表明，渗/镀复合处理样品表面硬度与单一氮化物镀层相当，复合强化层PN-TiN、PN-TiAlN和PN-TiCN与基体结合力均大于60N，相比于单一镀层具有大幅度提升。在海水环境中，PN-TiN、PN-TiAlN和PN-TiCN摩擦系数分别为0.17、0.34、0.38，磨损率分别为9.15´10^-16 m³×N^-1×m^-1、6.99´10^-15 m³×N^-1×m^-1、7.3´10^-16 m³N^-1m^-1。渗/镀复合表面强化技术为机械运动部件表面摩擦学防护提供新的设计思想，对于海洋环境极端工况机械运动部件的延寿与可靠性提升具有重要意义。

等离子体,渗/镀复合,表界面损伤,摩擦系数,磨损率