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TiAlSiN软硬交替多层涂层的耐磨性能

等离子体浸没离子注入与沉积方法制备得到的TiAlSiN涂层具有高硬度、良好的热稳定性能和膜基结合性能，并且基本不改变工件的尺寸精度，在航空航天、国防工业、汽车行业等领域具有很好的应用前景。但是物理气相沉积方法制备多元复合涂层通常需要用到多个阴极靶材，会导致制备得到的涂层成分均匀性及制备工艺稳定性较差，因此很难在工业中推广应用。本研究使用TiAlSi合金阴极靶材在N₂气氛下制备TiAlSiN涂层，很好地解决了这一难题，并且通过研究N₂气压对等离子体成分的影响规律，使用单一成分的合金阴极，制备得到了不同Si含量的TiAlSiN涂层，在此基础之上，制备得到了软硬交替的TiAlSiN多层涂层。多层涂层中，硬单层硬度为41GPa，软单层硬度为34GPa，硬单层存在的应力集中可以在相邻的软单层内得到很好释放，从而极大地改善了硬涂层在磨损过程中由于应力过大所导致的剥落情况，使多层涂层的耐磨性能得到大幅度提高。当多层涂层的调制周期为0.18μm时，涂层和基体的膜基结合力提高至硬单层涂层的6.9倍，其体积磨损率降低至硬单层涂层的12.2%。