nc-Ti(C,N)/a-C复合涂层的微观结构和性能

为将TiN、TiC涂层的高硬、耐磨性能与C涂层的自润滑、抗腐蚀性能相结合,基于阴极电弧+辉光放电技术合成了三元nc-Ti(C,N)及nc-Ti(C,N)/a-C复合涂层,并利用SEM、XRD、Raman、XPS,以及纳米压痕仪、摩擦磨损试验机、电化学工作站作为表征手段研究了C含量及其组织形态对TiCN涂层微观组织结构、力学性能、摩擦性能及电化学腐蚀行为的影响.结果表明:随C含量的增加,涂层由TiN、TiC及TiCx N1-x的多晶相结构转变为多晶/非晶结构,当C含量为43.85％(原子分数,下同)时,涂层中形成TiN、TiC、TiCx N1-x及sp2-C、sp3-C的复合结构;涂层的纳米硬度(H)、弹性模量(E)、H/E及H3/E2随C含量的增加呈先增大后减小的趋势,C含量为43.85％时,涂层硬度最大、韧性最佳;C含量为65.16％时,TiCN涂层中的高sp2-C、sp3-C含量使其表现出低的摩擦系数(小于0.1);nc-Ti(C,N)/a-C复合结构显著改善了涂层的电化学腐蚀性能,C含量为43.85％时,涂层的腐蚀电位最高为-0.108 VSCE,腐蚀电流密度最低为3.55×10-8 A/cm2.硬质相与类石墨及无定型结构的结合能够进一步强化涂层的力学及摩擦性能,nc-Ti(C,N)/a-C复合涂层较好的耐腐蚀性能主要归因于涂层较为致密的纳米晶/非晶组织结构及惰性非晶成分.