占空比对脉冲电弧离子镀AlCrSiN涂层热稳定性和抗氧化性的影响

摘要

采用脉冲和直流电弧离子镀技术制备AlCrSiN涂层,研究占空比对涂层结构和性能的影响.采用扫描电镜观测涂层的生长形貌和化学成分,利用XRD分析涂层的相组成,结合光电子能谱技术分析涂层中元素化学键价,并通过纳米压痕法检测涂层的硬度和弹性模量.此外,对涂层进行真空退火和氧化处理,以评价涂层的高温结构和力学稳定性以及抗氧化性.结果表明:AlCrSiN涂层均为非晶Si3N4包裹纳米晶(Al,Cr)N的纳米复合结构;脉冲电弧沉积可以改善涂层的表面质量、提高组织致密性和硬度.占空比为1％时,AlCrSiN涂层具有最小的表面粗糙度(47 nm)和最高的硬度(31.5 GPa).AlCrSiN涂层具有良好的热稳定性,950℃退火后其硬度仍高于30 GPa.AlCrSiN涂层的抗氧化温度超过1000℃;占空比的增加涂层的抗氧化性略有提升.