真空科学与技术学报等离子渗氮、离子镀TiN复合处理对纯钛铸件硬度及耐磨性的影响佟宇“郭天文王菁1梁海锋2弥谦2（1.第四军医大学口腔医学院修复科西安710032；2.西安工业大学陕西省薄膜技术与光学检测重点，可以看到大量氮化钛晶粒致密排列，呈三棱锥状结构。硬度为492428.0HV，表面进行渗氮、镀膜复合处理后，显微硬度增大至776.1±723HV.钛铸件复合处理后硬度显著提高的主要原因是，等离子渗氮过程中，氮原子进入钛基体内部形成间隙固溶体，产生固溶强化，之后用金相显微镜观察磨痕形貌，TaylorHobson表面轮廓仪测量磨痕宽度和深度。

2.2显微硬度以显微硬度仪测量钛铸件表面硬度，载荷为100g加载15s测量结果见纯钛铸件的显微显示了三组试件的磨痕形貌，可以看出，表面未氮化处理的钛试件磨痕宽度较大，犁沟效应明渗氮、离子镀复合处理后，磨痕宽度显著低于表面未处理钛试件及镀TiN膜的钛试件，表面无明显变形。

磨痕深度测量结果显示，纯钛试件平均磨痕深度为4 6649Pm，表面镀TiN膜的钛试件平均磨痕深度为3.1886Pm，而表面复合处理钛试件的平均磨痕深度降低至1.4589m.显示了三组钛试件球盘磨擦实验的磨擦系数，纯钛铸件的磨擦系数为0. 562表面镀TiN膜钛试件的磨擦系数降低为0.378，而表面进行等离子渗氮、离子镀TiN复合处理的钛试件磨擦系数仅为0.277.磨痕形貌与摩擦系数均证明钛铸件表面渗氮、TiN镀膜复合处理后，耐磨性显著磨痕形貌钛表面制备TiN薄膜可提高其耐磨性，但TiN薄膜硬度较大，而钛基体硬度较低，当TiN薄膜承受载荷时，薄膜与基体发生不同的形变，致使薄膜易变形、开裂甚至脱落从而失去对基体的保护作用。纯钛镀TiN膜前先进行等离子渗氮处理，可生成较厚的表面硬化层（渗氮复合层）同时等离子渗氮过程中，氮原子扩散进入钛基体形成氮扩散层。渗氮复合层主要由TiN和Ti2N相组成，扩散层为氮在a-Ti中的间隙固溶体TiN和Ti2N具有较高的硬度。渗氮复合层与扩散层提高了钛的表面硬度和强度，并且渗氮复合层与基体结合牢固，相当于TiN薄膜与基体之间的过渡层，对硬质TiN薄膜起到强有力的支撑作用，可充分缓解TiN薄膜与基体之间因热膨胀系数差异引起的较大的内应力，优化从膜层到基体之间的应力分布，明显改善膜基结合力，从而显著3结论钛铸件表面进行等离子渗氮，离子镀TiN薄膜复合处理后，呈现明亮的金黄色。同单纯氮化钛镀膜相比，渗镀复合处理的钛铸件显微硬度和耐磨性显著提高。义齿钛支架进行渗镀复合处理后，可提高其磨擦学性能，改善颜色，增加美学效果。