多弧离子镀制备氮化铬基涂层及其摩擦学性能研究

采用多弧离子镀技术在316L不锈钢基底表面成功制备了CrN、CrAlN、CrN/Cr等3种多层氮化铬基硬质涂层.利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)、纳米压痕仪、划痕测试仪等分析了涂层的微观结构、组分和力学性能.利用UMT-3多功能摩擦磨损试验机考察了3种涂层在大气环境下的摩擦学性能.结果表明,Al元素掺杂和多层结构设计可以阻断CrN涂层的柱状生长,增加涂层的致密性,并提高涂层的硬度和结合力等力学性能.3种涂层均表现出良好的摩擦学性能,平均摩擦系数在0.4～0.5之间,其中CrAlN涂层的磨损率低至6.83×10~-7 mm~3·N~-1·m~1.此外,根据涂层的磨损形貌讨论了3种涂层在大气环境下的摩擦磨损机理.