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鈦鉻合金硬膜鍍層的高溫抗氧化性能
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佳達

時間 : 2020-03-09 22:04 瀏覽量 : 17

 由于工具的溫度在使用過程中經常升高,因此應用于這些工具的硬涂層自然需要高溫抗氧化性。換句話說,它們中的大多數是在大氣中使用的,因此不能使用與氧反應并由于使用過程中的溫度升高而劣化的膜。因此,除非充分理解了各膜的高溫氧化性能并且采用了適合于所需的工作溫度的膜,否則根本無法期待涂層的效果。

 1、鈦(Ti)基硬膜的高溫抗氧化性

 對于切削工具,使用基于通過PVDCVD形成的TiN膜的鈦(Ti)基硬膜,當TiN超過500°C時,它就會開始氧化。由于TiC和TiCN即使在較低的溫度下也會氧化,因此不適合重切削。然而,TiAlN具有高的抗高溫氧化性,并且作為耐熱硬質膜的切削工具的需求正在迅速增加。由于氮化鈦(TiN)轉變為氧化物(TiO 2)而引起的重量變化,隨著氧化的進行,重量增加。

 TiCN膜的截面結構所示,觀察在空氣中加熱時的Ti基硬質膜的氧化形式,當與氧的反應開始時,在最外表面形成氧化層。隨著該過程的進行,氧化物層變厚,最終膜變成完整的氧化物層。

 相同的方式使用熱天平在干燥的氧氣(O 2)氣氛中加熱具有不同組成的三種類型的TiAlN膜時的氧化重量增加的測量結果。所有膜的氧化起始溫度都在950°C左右,但是可以看出,隨著膜中Al含量的增加,氧化速率隨溫度的升高而變慢。該現象表明,在高溫區域中在膜表面上形成的Al 2 O 3層有效地用作抗氧化保護膜,并且膜中Al含量較高的膜形成較強的保護層。 。由上可知,如果最重要的是耐高溫氧化性,則應選擇含有大量Al的膜。

 2、鉻(Cr)基硬質膜的高溫氧化性能

 使用熱天平在干燥的氧氣(O 2)氣氛中加熱時各種Cr基硬質薄膜的重量變化。但是,此時,基材為硬質合金(WC-Co),加熱速度為2K / min,氣氛為干燥氧氣(流速:20cm 3 / min)。所有膜的氧化起始溫度為700℃左右,并且高溫抗氧化性比TiAlN膜稍差,但是可以說,高溫抗氧化性比TiN膜好得多。另外,關于氧化開始溫度,膜類型之間沒有顯著差異。然而,高于氧化起始溫度的重量變化是各個涂層的特征。

 即,CrVN膜的重量在開始氧化后立即迅速增加,并且在超過700℃之后迅速減少。在高純度Ar中冷卻后的觀察證實,這種快速的重量損失是由于迅速生長并脫落的厚氧化物層的脫離所致。換句話說,推測V的添加對高溫氧化具有相反的作用。另外,在開始氧化后,CrN和CrAlN膜的重量逐漸增加至約900℃,并且顯然這些膜的氧化速率相對較慢。

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