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钛基硬质薄膜的硬度和滑动性能
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佳达

时间 : 2020-03-09 21:28 浏览量 : 6

 钛基硬质薄膜的硬度和滑动性能

 以工业规模生产的主要的钛基硬质薄膜是TiN,TiC,TiCN和TiAlN,根据使用条件分别使用。

 1、硬度等级

 TiCN薄膜是一种硬质薄膜,结合了TiN薄膜的刚性和韧性以及TiC薄膜的超硬和低摩擦系数。换句话说,可以通过改变反应气体N 2气体和烃气体(CH 4或C 2 H 2)的混合比来控制TiCN膜中的C量。

 通过HCD方法产生的膜表面的硬度与C 2 H 2的流量比之间的关系。当反应气体仅是N 2气体时,可以获得Ti / N几乎为1/1的TiN,但是随着C 2 H 2流量比的增加,膜中的氮浓度降低,碳浓度增加,C 2 H ^ 2单独的气体将产生的Ti膜的TiC / C为约1/1。对于仅由N 2获得的TiN膜,在0.49 N的测量载荷下的表面硬度约为1600 HV,但是随着C 2 H 2流量的增加,硬度几乎呈线性增加。换句话说,当单独使用 C 2 H 2时获得的膜达到2400至2500HV。但是,这些硬度受基材的影响,并根据成膜方法和条件而不同,因此,一般TiN膜为1800HV以上,TiC膜为2600HV以上。 。TiAlN膜的硬度根据Ti / Al的含有率而略有不同,但与TiN膜相同或稍高。

 2、滑动特性

 作为一个例子,当使用容易粘附的SUS304作为配合材料时,在各种摩擦环境下通过HCD方法形成的TiN膜的摩擦系数的变化。在大气中,摩擦系数在开始摩擦后立即急剧增加,表明配合材料猛烈地粘着。但是,水溶性切削油和石蜡油的摩擦系数大大降低。事实证明,代理的组合是必不可少的。

 其他钛基硬质薄膜的摩擦和磨损特性相同。通过电弧蒸发法形成的TiAlN膜相对于易于粘附的软SUS304和硬质硬质合金(WC-Co)的摩擦系数的变化。相对于SUS304的滑动特性与TiN膜完全相同,即使配合材料为WC-Co,在非润滑环境中由于摩擦热引起的膜氧化磨损也会随着摩擦距离的增加而增加。它将逐渐上升。然而,当摩擦环境为水溶性切削油或石蜡油时,摩擦系数通常较低,这表明抑制配合材料的粘附和产生摩擦热的效果较大。

 如上所述,通过离子镀形成的钛基硬质膜由于在非润滑环境中的摩擦热而导致配合材料的粘附和膜的氧化。然而,通过等离子体CVD产生的TiN膜包含氯(Cl),并且该Cl有效地用于减小在非润滑环境中的摩擦系数。通过DC等离子体CVD,用Cl含量不同的TiN膜涂覆的SUS304样品的摩擦系数的变化。随着摩擦距离的增加,Cl含量最小为1.4质量%的样品的摩擦系数将增加,而与摩擦速度无关,但是这次Cl含量的5.6质量%的样品具有测量的摩擦力。在距离范围内,摩擦系数在整个范围内都很低,Cl含量的影响非常明显。


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