多弧离子镀制备纳米多层TiAlSiN涂层的性能研究

邹伶俐

（厦门金鹭特种合金有限公司，福建厦门361100）

0 引言

在过去的几十年里硬质涂层在金属切削应用方面发展迅速。PVD涂层，如TiAlN涂层，因其具有高硬度、低摩擦因数、优异的抗氧化与红硬性等特点而被广泛应用于切削刀具[1-2]。随着工业发展，更高效率的金属切削加工需求与日俱增，随之而来的就是要搭配性能更优异的涂层来满足更高速、更高切削温度的切削加工需求。

为了满足上述需求，国内外诸多学者开始从各方面研究性能更优异的硬质涂层，如研究在TiAlN三元系涂层中加入其他元素形成一些特殊的纳米相，从而显著提高涂层的性能[3-5]。而Si元素加入形成TiAlSiN涂层为其中的研究热点之一。根据相关的研究，在TiAlN涂层中加入Si可以起到细化晶粒的作用，提高了涂层的硬度、抗氧化性。Si加入TiAlN涂层后会形成非晶态的Si3N4，可以使TiAlN的分解温度由800～900℃升高到1100℃，提高了涂层的高温硬度，同时也提升了涂层的抗氧化性，但涂层的结合力会下降[6]。

本文采用阴极电弧离子镀设备，通过TiAlN涂层与TiSiN涂层的交替叠加而制备了TiAlSiN纳米多层涂层，希望这种结构设计使涂层具有高硬度、优异的抗氧化性，同时也具有良好的涂层结合力。本文同时制备了TiAlN涂层与TiAlSiN单层涂层作为TiAlSiN纳米多层涂层的对比涂层，对3种涂层的形貌结构、结合力、纳米硬度及切削性能进行了研究对比。

1 实验

1.1 涂层制备

采用Balzers的RCS设备进行涂层制备，该系统为阴极多弧离子镀系统，包括6个靶材，靶材的具体位置分布如图1所示。……