HiPIMS溅射AlCrN涂层结构对抗铝黏着性能的影响
文献类型：期刊论文
| 作者 | 秦亚东; 高方圆; 许亿; 夏原 |
| 刊名 | 中国表面工程
 |
| 出版日期 | 2025-01-17 |
| 卷号 | 38期号:01页码:216-227 |
| 关键词 | HiPIMS AlCrN涂层 氮氩流量比 光学发射光谱 铝液腐蚀 |
| ISSN号 | 1007-9289 |
| 英文摘要 | 一体化压铸模具在汽车产业轻量化和节能环保政策的背景下应时而生，在服役过程中受到高温、高速铝液冷热交替作用，传统的表面处理技术不能满足如此苛刻的服役条件，采用Hi PIMS技术制备Al Cr N涂层是提升一体化压铸模具表面抗铝黏着性能的重要措施之一。基于等离子体发射光谱（OES），采用高能脉冲磁控溅射（Hi PIMS）技术在不同的N2/Ar流量比下制备具有致密结构的高性能AlCrN涂层。利用数字示波器、高压探针、电流探针和等离子体发射监测器开展Hi PIMS放电特征和时间平均的OES光谱研究，采用X射线衍射仪和扫描电镜分析涂层的晶相结构、晶粒尺寸及表面截面形貌，采用纳米压痕仪测试薄膜的纳米硬度和弹性模量。设计进行抗铝黏着测试来观测涂层在铝液中的行为。结果表明，随着N2/Ar流量比的增加，Hi PIMS下的峰值电流随之升高，峰值功率密度也随之升高；沉积速率先增大后降低；涂层的晶粒尺寸和微观结构也会出现明显变化；成膜环境出现大量的离子态，CrⅡ、AlⅡ、NⅡ的强度明显提升，且CrⅡ/CrⅠ强度上升，说明离化率也会随之上升；涂层结构随着N2/Ar流量的变化主要呈现三种状态：非晶结构、hcp-AlN与fcc-AlCrN混合相、单一fcc-AlCrN相，实验中涂层氮含量始终保持较高水平且随着N2/Ar流量比整体呈上升趋势，并最终在fcc-AlCrN结构中接近化学计量组成；在最高的N2/Ar流量下制备出择优取向为（220）的fcc-AlCrN相涂层，具有最高的硬度和弹性模量，同时有着最高的H/E与H3/E2比值。在抗铝黏着测试中此结构也表现出无铝黏附的良好特性，且涂层相结构和成分均无明显变化，fcc-AlCrN结构在铝液中的稳定性是表现优异出抗铝黏着性能的关键。通过改变N2/Ar流量比制备出高性能AlCrN涂层，给出提升一体化压铸模具表面抗铝黏着性能的可能性。 |
| 语种 | 中文 |
| CSCD记录号 | CSCD:7947405 |
| 资助机构 | 国家重点研发计划（022YFB3404203） ; 吉林省、长春市重大科技专项（20210301017GX）~~ |
| 其他责任者 | 高方圆 |
| 源URL | [http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/100732]  |
| 专题 | 宽域飞行工程科学与应用中心 |
| 作者单位 | 1.中国科学院大学工程科学学院 2.中国科学院力学研究所宽域飞行工程科学与应用中心 3.中国科学院大学材料科学与光电工程中心 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 秦亚东,高方圆,许亿,等. HiPIMS溅射AlCrN涂层结构对抗铝黏着性能的影响[J]. 中国表面工程,2025,38(01):216-227. |
| APA | 秦亚东,高方圆,许亿,&夏原.(2025).HiPIMS溅射AlCrN涂层结构对抗铝黏着性能的影响.中国表面工程,38(01),216-227. |
| MLA | 秦亚东,et al."HiPIMS溅射AlCrN涂层结构对抗铝黏着性能的影响".中国表面工程 38.01(2025):216-227. |
入库方式： OAI收割
来源：力学研究所
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