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PVD和CVD制成的硬质涂层的类型和分类
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佳达

时间 : 2020-03-09 21:14 浏览量 : 8

 由于TiN呈金色,因此最初将目标产品用作装饰等镀金的替代品,但由于它坚硬且具有降低摩擦系数的作用,因此似乎可用于切削工具。它变成了 例如,通过各种成膜方法涂覆有TiN的各种工具钢的截面结构。在所有这些横截面中,观察表面是倾斜的,并且膜厚度大于实际厚度的两倍。在HCD方法中,TiN膜正下方的白色层是增强粘附力的Ti膜,热CVD中TiN正下方的灰色层是通过与基材中的碳反应生成的TiC或TiCN膜。

 由于已经证明了切削刀具上涂层的有效性,因此受到越来越多的关注,其范围也逐渐扩大。随着应用范围的扩大,需要各种性能,并且需要具有优于TiN的性能的膜,并且迄今为止,已经积极地促进了新硬膜的开发。你呢

 新型硬质薄膜的主要开发目标是具有比TiN更高的硬度,能够降低在非润滑环境下的摩擦系数,并具有极好的耐热性(高温氧化特性)和耐腐蚀性。

 (1)从硬度的角度看硬质膜的种类和用途

 耐磨性的参数之一是硬度,并且TiC和TiCN用作硬度比TiN高的硬质薄膜。由于TiC比TiN更易碎,因此具有中间特性的TiCN(2500-3000HV)通常用于冷锻和深冲。由于金刚石在地球上的物质中硬度,因此已经开发了各种沉积方法,但是沉积温度很高(通常为850°C或更高)并且后抛光困难。除了某些原因外,很少有实际产品应用的例子。

 (2)从滑动特性的角度来看硬质薄膜的类型和应用

 硬质涂层的应用领域是工具,其应用目的是改善滑动特性,而降低摩擦系数是所有适用产品共有的最重要因素。如果在润滑环境(如润滑油)中使用硬膜,则即使TiN也能充分发挥其润滑作用。但是,在滑动部件上进行硬膜涂层的最终目的是将其涂在未润滑的环境中。尽管TiC和TiCN的摩擦系数低于TiN的摩擦系数,但是在非润滑环境中无法获得对大多数配合材料的滑动性能的影响。另外,当用于滑动部件时,配偶的侵蚀性也是重要的因素,并且已经开发了诸如CrN和CrVN之类的基于Cr的硬质膜并且其使用案例在增加,但是它们的效果仅在润滑环境中表现出来。东西 例如,图3显示了通过电弧蒸发法涂有CrN的高速工具钢(SKH51)的截面结构。

 最近,由于DLC薄膜在非润滑环境中的摩擦系数低,而与其他硬质薄膜相比,无论其配合材料如何,其滑动特性均十分出色,因此备受关注。

 (3)从高温氧化特性的角度看硬质膜的种类和用途

 当在大气中使用硬膜时,TiN在550°C时被氧化,TiC和TiCN在450°C时被氧化并变为TiO2,因此该膜的原始特性会丧失。但是,由于TiAlN在700℃左右几乎不被氧化,因此近来已广泛用作雾加工和重型切削工具的耐热硬质膜。作为示例,通过等离子体CVD产生的TiAlN(最外层)/ TiN膜的截面结构以及该截面的GDS分析示例。该膜具有两相,最外层是TiAlN,下层是TiN膜,可以确认膜中存在氯(Cl)。


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