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電弧離子鍍TiN和TiAlN薄膜的機械性能
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佳達

時間 : 2020-08-15 16:30 瀏覽量 : 15

 覆一層硬質耐磨保護膜,可顯著提高使用性能,延長0引言使用壽命。工業上,應用最為廣泛的硬質耐磨保護膜現代制造業迅猛發展,工具在高速、高溫、沖擊、主要有TiN和TiAlN薄膜[1-4]。重載等惡劣條件下工作,往往因表面磨損、腐蝕及高目前,制備TiN和TiAlN薄膜的方法主要有化學氣溫氧化等而失效。在鉆頭、絲錐、刀具等工具表面涂相沉積技術(CVD)和物理氣相沉積技術(PVD)。

 與傳統的電鍍、化學鍍技術相比,氣相沉積技術綠色以實現TiAlN薄膜中Al含量逐漸增加,減小薄膜與基環保,對環境無污染,不存在廢氣、廢液等問題。其材界面的性能突變,進一步提高膜基結合力。TiAlN薄中PVD技術要求的沉積溫度比CVD技術低,更避免了膜其他沉積參數為:TiAl靶電流80A,Ti靶電流80A,工件在高溫下退火軟化。電弧離子鍍具有離子能量N2流量700mL/min,工作氣壓1.8~2.4Pa,基材負偏壓高、離化率高、沉積速率快、繞射性好等優點,制備-100V,沉積溫度420。的薄膜結構致密、與基材結合牢固,是一種工業上廣使用球坑儀(BC-2,匯錦科技)測量薄膜厚度。使泛應用的PVD技術,被廣泛應用于強化鉆頭、絲錐、刀用顯微硬度計(HV-1000A,萊州華銀)測量薄膜硬度,具等工具的表面。電弧離子鍍TiN和TiAlN薄膜的研采用努氏壓頭,載荷為0.50N,保荷時間為15s。使用究主要著重于制備工藝參數優化并向多元化和多層化多功能材料表面性能試驗儀檢薄膜發展。采用電弧離子鍍制備得到TiN測薄膜與基材的結合力,載荷為100~120N,加載薄膜,并分析氮氣分壓對薄膜成分、結構、硬度和顏速度為100N/min,劃痕長度為8mm。劃痕形貌采用光學色的影響,發現工作氣壓越大,TiN薄膜顏色越接近于顯微鏡進行觀察分析。金色,且在5-2010-3mbar工作氣壓下TiN薄膜具有硬度。

 結果與分析研究發現,隨著基材偏壓的增大(-40~-200V),電弧離子鍍TiAlN薄膜殘余應力和2.1厚度硬度分別從-1.7GPa、34GPa增大至-5.0GPa、36GPa。TiN和TiAlN薄膜厚度分別約為2.0m、1.8m。通過制備得到TiN/TiAlN薄膜,并研究得出。TiAlN薄膜比TiN薄膜多沉積5min,測得的實偏壓占空比為50%時具有最小粗糙度、結合強度際厚度反而小于TiN薄膜,這應該是由于Ti和Al的和最小摩擦系數,占空比為20%時具有硬度。然離化率差別引起的。Al的離化率(約50%)比Ti(約而,這些研究結果都是在空載的試驗條件下進行研究80%)低,使得TiAl靶總離化率比純Ti靶低,從而得到,難以直接應用于實際生產。當真空腔室內裝滿導致TiAlN薄膜的沉積速率比TiN薄膜低,沉積得到工件時,由于工件對等離子體輸運的遮擋作用,以及的TiAlN薄膜厚度比TiN薄膜小。其在加熱時釋放出的雜質氣體與等離子體間的碰撞散高速鋼表面TiN和TiAlN薄膜厚度射作用,使得到達工件表面沉積的等離子體數量和能薄膜種類沉積時間/min薄膜厚度/m量大幅減少,從而影響沉積的薄膜厚度和質量。


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