HiPIMS占空比对Al合金表面Ti/DLC涂层力学和摩擦性能的影响

摘要

类金刚石涂层(DLC)兼具高硬度、耐摩擦磨损和高化学惰性等优点,是理想的Al合金零部件耐磨防护材料之一。然而受限于Al合金与DLC间力学性能差异大,摩擦工况下承受复杂的耦合载荷作用,易导致涂层剥落失效。通过改变高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)的电源占空比(2%~10%),设计具有不同结构的Ti过渡层,系统研究Al合金基体上不同过渡层界面结构对DLC力学及摩擦性能的影响。结果表明,随HiPIMS占空比增加,所有Ti过渡层取向从(100)向(002)转变。相比直流磁控溅射Ti过渡层,HiPiMS技术可以降低晶粒尺寸以及提高Ti层致密性,令Ti过渡层具备更强的承载能力,涂层摩擦寿命提升了约4.5倍。沉积具有低(100)择优取向和致密结构的Ti过渡层是实现Al合金表面高性能Ti/DLC涂层的关键,对解决Al合金零部件表面硬质涂层易剥落失效等问题提供了新思路。