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真空 ›› 2022, Vol. 59 ›› Issue (3): 52-56.doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2022.03.11

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表面形貌对PVD法制备涂层结合性能的影响*

常振东1, 邓仲华2, 孙荣臻2, 牟仁德1, 胡江玮2   

  1. 1.中国航发北京航空材料研究院,北京 100095;
    2.京东方科技集团股份有限公司,北京 100016
  • 收稿日期:2020-11-22 出版日期:2022-05-25 发布日期:2022-06-01
  • 通讯作者: 牟仁德,研究员。
  • 作者简介:常振东（1988-）,男,山西省晋中市人,硕士,工程师。
  • 基金资助:
    *国家高技术研究发展计划（2015AA034403）

Effect of Matrix Surface Microstructure on the Adhesion of PVD Coating

CHANG Zhen-dong1, DENG Zhong-hua2, SUN Rong-zhen2, MU Ren-de1, HU Jiang-wei2   

  1. 1. AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials, Beijing 100095, China;
    2. BOE Technology Group Co., Ltd., Beijing 100016, China
  • Received:2020-11-22 Online:2022-05-25 Published:2022-06-01

摘要： 为了研究基体表面形貌对PVD方法制备的涂层与基体结合性能的影响,观察了喷砂处理后基体表面的显微形貌,测试了涂层与基体的结合力,测量了沉积完成后涂层的物相及硬度,并对不同基体表面形貌对涂层结合性能的影响机理作了分析研究。结果表明：水喷砂和干喷砂处理后,基体表面均形成“V”型凹槽形貌,分别表示为θ1型和θ2型（θ1<θ2,θ为凹槽开口宽度与槽深之比）;不同表面形貌对涂层与基体的结合性能影响较大,但不会改变涂层的物相结构,不影响涂层的致密度和本征应力;根据形核机理,θ1型时,在“V”型槽上部边缘处形核生长的原子阻碍其他原子大量进入,导致“V”型槽底部中空;而θ2型时,大量原子进入槽中,伴随着原子的扩散运动,形成了几乎完全填满的“V”型槽结构,从而增大了涂层与基体的结合面积,提升了涂层与基体的结合性能。

关键词: 涂层, 表面形貌, PVD, 结合力, "V"型槽

Abstract: In order to study the effect of matrix surface microstructure on the adhesion between coating and matrix, the adhesion between coating and matrix was tested. The hardness of the coating was measured. The interfacial microstructure between coating and matrix,and the matrix surface microstructure were observed. The relationship between adhesion and surface morphology was analyzed. The results show that after water blasting and dry blasting, V-grooves are formed on the matrix surface, which are expressed as type θ1 and type θ2 respectively（θ1<θ2, θ is the ratio of groove opening width to groove depth）. The matrix surface microstructure can significantly affect the adhesion between coating and matrix. But the phase, density and residual stress of coating are not influenced. According to the nucleation mechanism, the atoms will nucleate and grow at the upper edge of θ1 “V” groove. A large number of atoms are blocked, resulting in hollow bottom of “V” groove. In θ2 “V” groove, a large number of atoms enter the groove. With the diffusion of atoms, the almost completely filled“V” groove is formed. As a result,the bonding area of coating and matrix increases, and the adhesion of coating and matrix improves.

Key words: coating, surface microstructure, PVD, adhesion, "V"groove

中图分类号: 

  • TN304
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