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电弧离子镀TiN和TiAlN薄膜的机械性能
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佳达

时间 : 2020-08-15 16:30 浏览量 : 27

 覆一层硬质耐磨保护膜,可显着提高使用性能,延长0引言使用寿命。工业上,应用最为广泛的硬质耐磨保护膜现代制造业迅猛发展,工具在高速、高温、冲击、主要有TiN和TiAlN薄膜[1-4]。重载等恶劣条件下工作,往往因表面磨损、腐蚀及高目前,制备TiN和TiAlN薄膜的方法主要有化学气温氧化等而失效。在钻头、丝锥、刀具等工具表面涂相沉积技术(CVD)和物理气相沉积技术(PVD)。

 与传统的电镀、化学镀技术相比,气相沉积技术绿色以实现TiAlN薄膜中Al含量逐渐增加,减小薄膜与基环保,对环境无污染,不存在废气、废液等问题。其材界面的性能突变,进一步提高膜基结合力。TiAlN薄中PVD技术要求的沉积温度比CVD技术低,更避免了膜其他沉积参数为:TiAl靶电流80A,Ti靶电流80A,工件在高温下退火软化。电弧离子镀具有离子能量N2流量700mL/min,工作气压1.8~2.4Pa,基材负偏压高、离化率高、沉积速率快、绕射性好等优点,制备-100V,沉积温度420。的薄膜结构致密、与基材结合牢固,是一种工业上广使用球坑仪(BC-2,汇锦科技)测量薄膜厚度。使泛应用的PVD技术,被广泛应用于强化钻头、丝锥、刀用显微硬度计(HV-1000A,莱州华银)测量薄膜硬度,具等工具的表面。电弧离子镀TiN和TiAlN薄膜的研采用努氏压头,载荷为0.50N,保荷时间为15s。使用究主要着重于制备工艺参数优化并向多元化和多层化多功能材料表面性能试验仪检薄膜发展。采用电弧离子镀制备得到TiN测薄膜与基材的结合力,载荷为100~120N,加载薄膜,并分析氮气分压对薄膜成分、结构、硬度和颜速度为100N/min,划痕长度为8mm。划痕形貌采用光学色的影响,发现工作气压越大,TiN薄膜颜色越接近于显微镜进行观察分析。金色,且在5-2010-3mbar工作气压下TiN薄膜具有硬度。

 结果与分析研究发现,随着基材偏压的增大(-40~-200V),电弧离子镀TiAlN薄膜残余应力和2.1厚度硬度分别从-1.7GPa、34GPa增大至-5.0GPa、36GPa。TiN和TiAlN薄膜厚度分别约为2.0m、1.8m。通过制备得到TiN/TiAlN薄膜,并研究得出。TiAlN薄膜比TiN薄膜多沉积5min,测得的实偏压占空比为50%时具有最小粗糙度、结合强度际厚度反而小于TiN薄膜,这应该是由于Ti和Al的和最小摩擦系数,占空比为20%时具有硬度。然离化率差别引起的。Al的离化率(约50%)比Ti(约而,这些研究结果都是在空载的试验条件下进行研究80%)低,使得TiAl靶总离化率比纯Ti靶低,从而得到,难以直接应用于实际生产。当真空腔室内装满导致TiAlN薄膜的沉积速率比TiN薄膜低,沉积得到工件时,由于工件对等离子体输运的遮挡作用,以及的TiAlN薄膜厚度比TiN薄膜小。其在加热时释放出的杂质气体与等离子体间的碰撞散高速钢表面TiN和TiAlN薄膜厚度射作用,使得到达工件表面沉积的等离子体数量和能薄膜种类沉积时间/min薄膜厚度/m量大幅减少,从而影响沉积的薄膜厚度和质量。


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