采用双辉等离子表面冶金技术在金刚石厚膜表面制备钽涂层的性能

发布时间：2020-12-16 01:40

　　采用双辉等离子表面冶金技术在机械抛光后的金刚石厚膜表面制备钽涂层,研究了涂层的表面及截面形貌、微区成分、物相组成及结合性能。结果表明:制备得到的钽涂层连续、均匀,由钽金属层与界面处的化合物层组成,厚度约1.7μm,组织为柱状晶;金刚石厚膜与钽涂层的界面处存在厚度约为1.1μm的钽与碳元素呈梯度分布的扩散区,且生成了TaC和Ta₂C两种化合物;钽原子填充了金刚石厚膜抛光产生的磨痕,其表面粗糙度由128nm降低为57nm;钽涂层的塑性以及与金刚石厚膜的结合性能良好。 

【文章来源】：机械工程材料. 2020年03期 北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

制备钽涂层后金刚石厚膜的截面SEM形貌和EDS线扫描结果

从图4可以看出：制备钽涂层前的金刚石厚膜在2θ为43.9°，75.3°，91.5°处，分别出现了金刚石（111),(220),(311）晶面的衍射峰，（111）晶面的衍射峰强度远大于（220),(311）晶面的，说明金刚石（111）取向占优；制备钽涂层后，表面XRD谱中除了出现金刚石的衍射峰外，还出现了钽、TaC、Ta2C的衍射峰。结合图3分析可知，在钽涂层制备过程中，金刚石中的碳原子和钽原子在扩散区域发生化学反应生成了TaC和Ta2C；钽涂层由钽金属层与界面处的化合物（TaC和Ta2C）层组成。2.3 结合性能

由图5可知：当加载载荷较低时，由于钽涂层表面粗糙度很小，声发射曲线比较平缓，切向摩擦力先略有降低随后保持稳定，说明涂层首先发生了塑性变形；当加载载荷接近16.8N时，声发射信号曲线与切向摩擦力曲线均出现突变（见图中i所指），此时钽涂层开始破裂，说明其临界载荷约为16.8N；加载载荷继续增加，划痕测试仪压头接触到金刚石厚膜表面，钽涂层在切应力的作用下剥落，导致声发射信号曲线出现连续不规则的高峰信号，切向摩擦力保持较高数值且不断变化。由图6可知：在较大载荷作用下，钽涂层会发生大面积剥落，剥落边缘整齐，无明显塑性变形区；涂层剥落后裸露出的金刚石厚膜表面上，孔洞和晶界清晰可见，部分孔洞中残留有钽，且孔洞的尺寸明显大于涂层制备前金刚石厚膜表面原有微孔的尺寸；晶界处亦可观察到钽，说明钽原子主要沿晶界向金刚石厚膜内扩散。


本文编号：2919281