多功能航空涂层的制备及其性能研究

联系人：王世伟，工程师，河南．安阳（４５５００４），安钢集团冷轧有限责任公司综合办公室；　收稿日期：２０１９󰀡２󰀡１６金刚石涂层刀具的制备及其切削性能研究

王世伟　罗年高　陈战锋　李恒

（安阳钢铁公司冷轧有限责任公司）

摘要　利用热丝化学气相沉积法（ＨＦＣＶＤ）在硬质合金立铣刀上沉积金刚石薄膜，通过扫描电子显微镜和拉曼光

谱仪对制备的薄膜进行表征，并利用制备的涂层铣刀和未涂层的硬质合金铣刀进行切削实验以对比两种刀具的切

削性能。结果表明：涂层刀具上的金刚石薄膜连续均匀，结构致密，无明显缺陷；切削实验中，涂层刀具的耐磨性好

于硬质合金刀具，使用寿命有了明显地提高。

关键词　热丝化学气相沉积法　硬质合金铣刀　金刚石薄膜　切削实验

ＳＴＵＤＹＯＮＰＲＥＰＡＲＡＴＩＯＮＡＮＤＣＵＴＴＩＮＧＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥＯＦＤＩＡＭＯＮＤＣＯＡＴＥＤＴＯＯＬ

ＷａｎｇＳｈｉｗｅｉ　ＬｕｏＮｉａｎｇａｏ　ＣｈｅｎＺｈａｎｆｅｎｇ　ＬｉＨｅｎｇ

（ＣｏｌｄＲｏｌｌｉｎｇＬｉｍｉｔｅｄＬｉａｂｉｌｉｔｙＣｏｍｐａｎｙｏｆＡｎｙａｎｇＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ）

ＡＢＳＴＲＡＣＴ　Ｔｈｅｄｉａｍｏｎｄｆｉｌｍｉｓｄｅｐｏｓｉｔｅｄｏｎｃａｒｂｉｄｅｄｒｉｌｌｂｙｈｏｔｆｉｌａｍｅｎｔｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＨＦＣＶＤ），ＳＥＭ

ａｎｄＲａｍａｎｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒａｒｅｕｓｅｄｔｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｔｈｅｐｒｅｐａｒｅｄｆｉｌｍ，ｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｐｒｅｐａｒｅｄ

ｃｏａｔｅｄｍｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｅｒａｎｄｔｈｅｕｎｃｏａｔｅｄｃｅｍｅｎｔｅｄｃａｒｂｉｄｅｍｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｅｒｔｏｃｏｍｐａｒｅｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｔｗｏｃｕｔ

ｔｅｒｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｉａｍｏｎｄｆｉｌｍｏｎｔｈｅｃｏａｔｅｄｔｏｏｌｉｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓａｎｄｕｎｉｆｏｒｍ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｃｏｍｐａｃｔ

第38卷 第3期 核 科 学 与 工 程 Vol.38 No.3 2018年 6月 Nuclear Science and Engineering Jun.2018 Al、（Al，Si）涂层的制备及其在550 ℃液态铅铋合金中的防腐蚀性能研究 雷 曼1，董伟伟1，方晓东1，田书建2，姜志忠2 （1. 中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031； 2. 中国科学院核能安全技术研究所，安徽 合肥 230031） 摘要：液态铅铋是加速器驱动次临界系统（ADS）的冷却剂兼散裂靶主选材料之一，作为加速器ADS系统中最合适的候选结构材料之一的奥氏体不锈钢316L，如果在高温液态铅铋合金（LBE）中遭受腐蚀会严重影响系统的安全性，因此必须要提高结构钢材的高温防腐蚀性能。本文利用热蒸发法在奥氏体不锈钢316L表面制备了Al及Si掺杂Al的Al-Si，Si-Al和Al（Si）四种涂层。利用X射线衍射，扫描电子显微镜和能谱仪表征和分析了涂层的相结构和显微结构。将四种涂层在550 ℃液态铅铋防腐1 000 h后，研究了它们的防腐蚀性能。结果表明，在目前的腐蚀条件下，四种涂层均具有良好的防LBE腐蚀性能，其中Al-Si涂层的防腐蚀性最好。 关键词：液态铅铋合金（LBE）；热蒸发法；Al涂层；（Al，Si）涂层；防腐蚀 中图分类号：TL214+.6 文章标志码：A 文章编号：0258−0918（2018）03−0499−07 Preparation of Aluminum and (Aluminum，Silicon) Coatings and Study of the Coatings Anti-corrosion Properties in 550 ℃ Liquid Lead-bismuth Eutectic LEI Man1，DONG Wei-wei1，FANG Xiao-dong1，TIAN Shu-jian2，JIANG Zhi-zhong2 （1. Anhui Provincial Key Laboratory of Photonic Devices and Materials，Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics， Chinese Academy of Sciences，Hefei of Anhui Prov. 230031，China； 2. Institute of Nuclear Energy Safety Technology，Chinese Academy of Sciences，Hefei of Anhui Prov. 230031） Abstract：Liquid lead-bismuth eutectic (LBE) is one of candidates of spallation target and coolant materials for the Accelerator Driven Sub-critical System (ADS)，and the austenitic stainless steel 316L is considered as a possible candidate structural material for ADS. ______________________ 收稿日期：2017−04−16 基金项目：国家自然科学基金项目（NO. 91026002） 作者简介：雷 曼（1988—），女，安徽人，硕士，主要从事材料科学的研究

设　计　与　研　究５７

法拉第在1853年做气体放电实验时，首次发现有金属沉积在放电管玻璃内壁上的现象[1]。磁控溅射采用在靶面上加跑道磁场来控制电子的运动，延长其在靶面周围的行程，以提高等离子体的密度，是物理气相沉积（PVD）的一种。因此，溅射镀膜的速率得到了极大提升[2]。近年来，磁控溅射技术发展很快，具有代表性的方法有平衡磁控溅射、非平衡磁控溅射、反应磁控溅射和脉冲磁控溅射等[3-6]。TiN薄膜属于第Ⅳ族过渡金属氮化物，NaCl面心立方晶体结构类型，具有高熔点、高硬度、优异的热和化学惰性、导电性、耐腐蚀性和生物相容性[7-10]。正是由于这些优异的性能，TiN在建筑、装饰、机械加工、航空航天以及微电子工业等领域，得到了广泛应用。１　实验方法１．１　实验介绍实验选用靶材为定制的73×3mm氮化钛靶材，基体采用玻璃载片，溅射前用酒精及超声波清洗基体。磁控溅射实验流程：开机准备工作—抽取真空—充气—溅射—整理工作。样品的制备条件为：真空度5×10-4Pa，氩气流量设置为30sccm，溅射时间设置为20分钟，压强设置在3Pa，温度为室温，电压分别设置在500V、750V、1100V、1300V，对应的电流分别是0.1A、0.13A、0.16A、0.2A，并分别将其编号为1号、2号、3号、4号样品。１．２　实验设备及材料采用微米力学性能测试系统（NLS4-4-16-BS1-NA）进行结合力和硬度测试，并用超景深三维显微系统（VHX-1000）对得到的划痕进行形貌观察、评估。微观形貌分析采用扫描电子显微镜（SEM）进行。利用能谱分析仪（EDS）对涂层元素、成分进行分析。划痕测试时，设置划痕总长为2mm，速度设置为5N/min，力逐渐增加至20N；当划痕划完或压痕压完后，再将各个样品分别移至超景深三维显微系统下进行三维测试，以做进一步分析。２　实验结果及讨论２．１　复合涂层的形貌观察图1为磁控溅射方法制备的各试样的宏观图片。由图1可以看出，在不同的功率下，所制备出的氮化钛涂层逐渐加深。1号样品的电压、电流最小，所制备出的氮化钛涂层最不明显，样品仍处于完全透明状态；2号样品的颜色开始出现变化，呈现出淡黄色，说明在这个电压下，可能溅射出氮化钛涂层；3号样品的颜色发生明显变化，呈现出暗黄色，说明在这个电压下，所制备的氮化钛涂层更为明显，效果也更明显；4号样品的电压最大，所制备出的氮化钛涂层也最为明显，玻璃片表面几乎呈现为黑色，制备出的氮化钛涂层在这些样品中也最明显。 （1） （2） （3） （4）图１　镀层的宏观形貌图图2为样品的SEM图像。1号试样氮化钛涂层颜色浅，玻璃基片上没有明显的颗粒沉积现象。2号试样表面可看出试件表面有颗粒的堆积，说明已经制备出一层很薄的氮化钛涂层。3号试样表面可以看到有较明显的颗粒堆积，粒子分布基本均匀，有部分团聚现象。从图上可以明显看到颗粒堆积的形态，基体表面已形成一层较密的氮化钛涂层。4号试样可看到在玻璃片上有较明显的颗粒堆积现象，颗粒更为密集，堆积的形状也更为平整。基体表面可以看出涂层十分致密，颗粒分布均匀，无孔隙和裂纹等缺陷。 （1） （2） （3） （4）图２　涂层的的ＳＥＭ形貌（放大倍率１０００００倍）２．２　试样的ＥＤＳ分析图3为4号样品的能谱分析图。从图谱中可见，4号样TiN涂层的制备及其性能研究姬清华　严芳芳（新乡学院 机电工程学院，新乡 453000）摘 要：本文通过射频磁控溅射沉积的方法，采用TiN靶材在基体上制备了氮化钛涂层，并利用扫描电镜、能谱分析仪、划痕仪、超景深显微镜，对制备的氮化钛涂层的宏观、微观形貌及力学性能进行了检测。研究表明，基体表面形成界面结合良好，镀层十分致密，无孔隙和裂纹等缺陷，实验最佳溅射功率为97.5W。关键词：TiN涂层 磁控溅射 微观组织

２００６年１２月　第２４卷第６期　西北工业大学学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｄｅｃ．　２００６　Ｖｏ１．２４　Ｎｏ．６　

高温吸波涂层的制备及其力学性能研究　

袁毅东，朱冬梅，罗　发，熊良明，周万城　

（西北工业大学凝固技术国家重点实验室，陕西西安　７１００７２）　

摘　要：以ＢａＯ—Ｌａ　Ｏ。一Ｂ　Ｏ。系玻璃为粘结剂，ＳｉＣＮ纳米吸收剂作为添加剂，采用热压粘涂法在钛　合金板表面制备了一系列涂层。文中分析了ＢａＯ—Ｌａ　Ｏ。一Ｂ　Ｏ。系玻璃的性能，探索了粘涂工艺和　

ＳｉＣＮ纳米粉含量对涂层抗拉强度的影响机理。结果表明含有吸收剂的涂层粘接强度低于不舍吸收　剂的涂层，由于涂层内存在ＳｉＣＮ纳米粉团聚现象，拉伸时趋于内聚破坏，而界面的结合则比较致　密。随着吸收剂含量的增加，涂层的抗拉强度明显降低。　

关键词：吸波涂层，ＳｉＣＮ吸收剂，抗拉强度　

中图分类号：ＴＱ１７１　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—２７５８（２００６）０６—０８０４—０４　

雷达吸波涂层主要用作高空高速飞行器的隐身　涂层，由于要承受苛刻环境条件的长期考核，因此涂　

层粘结剂的选择要求很高，成为吸波涂层研制中的　难点［１］。Ｂｒｏｗ　Ｒ　Ｋ等人的研究表明［引，掺入不同氧　

化物的镧系玻璃ＢａＯ—Ｌａ：Ｏ。一Ｂ。Ｏ。系玻璃的封接性　

能优异，而且能耐受一定温度，抗潮解性较好，有可　

能作为制备高温吸波涂层的粘结剂。　雷达波吸收剂是决定吸波涂层性能的主体，其　

性能优劣和在基体中添加量的多少都直接决定了吸　波材料吸波性能的好坏口　］，而吸收剂的掺入，涂层　

的粘涂等工艺，必然会影响涂层的机械性能及其它　

技术性能。ＳｉＣＮ吸收剂由于其耐高温特点，成为制　

备耐高温吸波涂层的首选吸收剂。　本文以Ｂａ０一Ｌａ：０。一Ｂ：０。系玻璃作为粘结剂，　

选用ＳｉＣＮ作为吸收剂，在钛合金金属板上制备了　几种不同吸收剂含量的高温吸波涂层。文中着重探