[發明專利]一種CrTiAlN涂層高溫抗氧化性能測試方法

在審

• 申請號: 201510060521.0
• 申請日: 2015-02-05
• 公開（公告）號: CN104697918A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 樓白楊;周艷;李曉;徐斌
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及一種測試方法，尤其涉及一種CrTiAlN涂層高溫抗氧化性能的測試方法。

背景技術

M2高速鋼多用于制造切削刀具，近年來，隨著高速切削工業的發展，切削過程刀具承受的溫度和切削力大幅度上升，刀具氧化嚴重，導致變形失效、壽命減短，為此對刀具的高溫抗氧化性能提出了更高的要求。

利用物理氣相沉積（PVD）技術在高速鋼刀具表面沉積硬質涂層，對改善刀具高溫抗氧化性能和延長使用壽命十分有效。TiN是第一代PVD硬質涂層，已廣泛應用于刀具涂層，但隨著應用的深入，它的高溫抗氧化性能已不能滿足需求，當溫度超過500℃時，TiN涂層表面會被氧化生成脆性較大的TiO₂，由于TiN和TiO₂之間摩爾體積的巨大差異，氧化層中會產生壓應力，使涂層破裂，從而破壞涂層的保護作用，限制了TiN涂層在高速切削條件下機械加工中的應用。在TiN涂層基礎上，引入Al元素形成三元系涂層TiAlN，可以進一步提高涂層的高溫抗氧化性能。而雖然知道三元系涂層TiAlN可以提高高溫抗氧化性能，但是其氧化性能具體如何卻無法得知。

發明內容

本發明的目的在于為了提供一種簡單快速、有效的CrTiAlN涂層高溫抗氧化性能的測試方法。

為了實現上述目地，本發明采用以下技術方案：

一種CrTiAlN涂層高溫抗氧化性能測試方法，所述測試方法為在M2高速鋼基體上制備CrTiAlN涂層，得到試樣，然后對試樣進行高溫氧化實驗，采用掠入射X射線衍射和SEM自帶的EDS能譜分析。在本技術方案中，采用SX2-4-10高溫箱式電阻爐對試樣進行高溫氧化實驗，?溫度分別設置為500℃、700℃、900℃，保溫1h后隨爐冷卻至室溫。采用掃描電子顯微鏡（SEM，Zeiss?Sigma，Germany）觀察CrTiAlN涂層氧化前后表面及斷面形貌，物相成分分析采用掠入射X射線衍射（GIXRD，Panalytica?X’pert?PRO，Netherlands）和SEM自帶的EDS能譜分析。GIXRD測試分析：CrTiAlN涂層的組織結構采用掠入射XRD分析，?圖1是不同溫度氧化后涂層的XRD圖譜，可以看到常溫下CrTiAlN涂層只出現fcc-CrN相的衍射峰，衍射晶面分別為CrN（111）、（200）、（220），沒有出現Al、Ti及其化合物的衍射峰，

作為優選，CrTiAlN涂層各元素含量分別為：Cr：44.80at.％，Ti：6.45at.％，Al：5.26at.％，N：43.48at.％。

作為優選，高溫氧化實驗中，溫度為500-900℃，保溫1-3h后隨爐冷卻。

作為優選，CrTiAlN涂層厚度為5-20μm。

作為優選，在M2高速鋼基體上采用離子鍍的方式制備CrTiAlN涂層。

本發明的有益效果是本發明測試方法簡單快速，可以有效的檢測出CrTiAlN涂層的高溫抗氧化性能。

附圖說明

圖1是本發明不同溫度下XRD圖譜。

圖2是CrTiAlN涂層不同溫度下表面形貌。

圖3是CrTiAlN涂層不同溫度下斷面形貌。

圖4是CrTiAlN涂層不同溫度下斷面EDS掃面圖。

具體實施方式

下面通過具體實施例，對本發明的技術方案作進一步的具體說明。

本發明中，若非特指，所采用的原料和設備等均可從市場購得或是本領域常用的。

下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領域的常規方法。

實施例1

利用英國Teer-UDP650/4型閉合場非平衡磁控濺射離子鍍設備在其表面沉積了一層CrTiAlN涂層，該涂層厚度為5μm，然后采用SX2-4-10高溫箱式電阻爐對試樣進行高溫氧化實驗，?溫度設置為500℃，保溫1h后隨爐冷卻至室溫。其中，CrTiAlN涂層各元素含量分別為：Cr：44.80at.％，Ti：6.45at.％，Al：5.26at.％，N：43.48at.％。

實施例2

利用英國Teer-UDP650/4型閉合場非平衡磁控濺射離子鍍設備在其表面沉積了一層CrTiAlN涂層，該涂層厚度為15μm，然后采用SX2-4-10高溫箱式電阻爐對試樣進行高溫氧化實驗，?溫度設置為700℃，保溫2h后隨爐冷卻至室溫。其中，CrTiAlN涂層各元素含量分別為：Cr：44.80at.％，Ti：6.45at.％，Al：5.26at.％，N：43.48at.％。