高速钢刀具镀氮化碳超硬涂层研究

为了在高速钢刀具上制备先进的氮化碳超硬涂层，采用DC反应磁控溅射和电弧离子镀相结合的方法在高速钢上沉积氮化碳一氮化钛复合膜，经X射线衍射分析，复合膜中存在α-C3N4和β－C3N4两种硬度相。复合膜的显微硬度（HK）为50．5－54．1GPa，用划痕试验测量它与高速钢基体的附着力，测得临界载荷Lc=40-80N，多种刀具试用证实，该涂层具有很高的耐磨性，与未涂层和镀TiN的刀具相比，大幅度提高了刀具的耐用度。     

以SiC过渡层为预处理工艺的金刚石涂层硬质合金微径铣刀研究

研究了采用强电流直流伸展电弧等离子体CVD技术,以SiC过渡层为预处理工艺,直径为0.8mm的微径铣刀上纳米金刚石涂层的制备。通过铣削6063DL31铝合金并与未涂层的微径铣刀进行对比,验证SiC过渡层+金刚石涂层微径铣刀的切削性能。结果表明,SiC过渡层可以有效降低Co对金刚石涂层沉积的不利影响,改善金刚石涂层的附着力,同时,铝合金铣削试验表明,金刚石涂层微径铣刀可以有效降低切屑的黏结和毛刺的形成,并且显著降低加工工件的表面粗糙度;因此,薄SiC过渡层可以作为预处理工艺应用于微径铣刀上金刚石涂层的制备。     

现代刀具材料系列讲座（十二）—一种新型超硬刀具材料—氮化碳涂层

一种新型超硬恨具材料－氮化碳（C3N4）涂层,近年来得到发展。C3N4用dc反应磁控溅射法涂覆在刀具表面。C3N4薄膜具有极高的硬度。本文阐述了C3N4涂层材料的力学性能及涂层刀具的切削性能,并列出了部分切削试验数据。试验表明,C3N4涂层刀具具有较高的刀具耐用度。     

硅对球墨铸铁离子氮化的影响

作者们以往已经报告了球墨铸铁盐浴软氮化基础研究的结果。根据该结果可以了解到,经570℃处理在最表面上形成ε碳氮化合物(Fe_(2-3)N 基体)、γ′(Fe_4N)及 Si_3N_4的氮化物,内部扩散层析出 Si_3N_4的细小氮化物,Si_3N_4的存在大大地有助于提高硬度。并且弄清了,Fe-Si(Si1～4%)二元合金也形成同样的氮化物,增加含 Si 量时,氮化物层和氮化深度由于氮向αFe 的扩散速度降低而变小,因而表面硬度提高。由于球墨铸铁的离子氮化处理具有下列优点:无公害,由于低温处理故零件变形     

掺杂钨类金刚石膜的显微结构与性能

利用非平衡磁控溅射与离子源复合沉积技术,以高纯甲烷和氮气作反应气体,钨为溅射靶,在40Cr、Si(100)基片和不锈钢基体上分别制备了厚度约为2μm的掺杂钨类金刚石膜,并在类金刚石膜与基体间沉积了过渡层;应用X射线衍射、拉曼光谱、俄歇电子能谱等手段分析了掺杂钨类金刚石膜的显微结构和表面成分;应用球盘摩擦磨损试验机以及纳米硬度计等测试了膜的硬度、摩擦性能及结合强度。结果表明:所制备的膜表面均匀、致密、光滑,具有典型的类金刚石结构特征;掺杂的钨弥散分布在无定型的碳中,一部分形成W2C微晶相;当膜中钨原子分数约为20%时,膜的硬度最高,摩擦因数也相对较小,膜基结合力在70 N以上。     

H13钢表面不含白亮层的渗氮层制备及其耐磨性能

采用等离子氮化技术对H13钢进行离子氮化,通过改变渗氮气压和温度得到不同成分和厚度的渗氮层,用光学显微镜和X射线衍射仪分析了渗层的组织及物相组成,借助球-盘磨损试验机对渗层在大气环境下与Al_2O_3球对磨时的摩擦学性能进行了研究。结果表明:渗层主要由ε-Fe_(2-3)N、γ′-Fe_4N和少量α-Fe、Fe_2O_3、Fe_3O_4相构成;渗氮温度为510℃时没有形成明显的渗层,渗氮温度为570℃、气压为200,300 Pa和渗氮温度为540℃、气压为100 Pa时渗层只有扩散层,而在其他条件下渗层由白亮层和扩散层组成;氮化后表面硬度为1100～1200 HV,较基体增加1倍左右;在温度为570℃、气压200 Pa制备渗层的摩擦因数比基体大幅度降低,磨痕宽度变窄,比磨损率明显降低,耐磨性明显改善。     

纺织机钢丝圈表面类金刚石膜的制备及摩擦特性研究

为提高纺织机高速纺纱工况下钢丝圈表面的磨损性能,采用直流等离子气相沉积法在钢丝圈表面制备类金刚石涂层(DLC),采用原位扫描探针显微镜观测涂层表面形貌,测量并计算涂层硬度。结果发现,DLC涂层颗粒粒径约为100 nm,呈岛状聚集分布,硬度约为18 GPa。采用球-盘式摩擦试验机研究DLC涂层在不同载荷(20~100 N)和不同转速(100~600 r/min)条件下的摩擦特性。结果表明,在低载高速的条件下,DLC涂层具有良好的耐磨特性,符合钢丝圈的实际工况。采用傅里叶变换红外光谱分析涂层的磨损机制,结果发现,在摩擦磨损过程中从薄膜中释放出来的氢和涂层的剪切变形引起了DLC薄膜的石墨化SP^3/SP^2转变,从而降低了摩擦因数和磨损率。     

热处理条件下激光原位合成高铌Ti-Al金属间化合物复合涂层的微结构特征

为了提高钛合金的高温抗氧化性能,推动钛合金在高温和复杂工况环境下的进一步工程应用,利用高能激光束作用下Ti、Al、Nb三种元素混合粉末之间的原位反应在BT3-1钛合金表面制备了高温抗氧化的高铌Ti-Al金属间化合物复合涂层。针对原位反应所制备涂层存在的缺陷,通过自行设计的热处理工艺优化了涂层和界面微观组织。借助光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析了热处理前后复合涂层的物相结构及显微形貌。结果表明:热处理前的涂层主要由单质Nb、金属间化合物γ-TiAl、α_2-Ti_3Al、Ti_3Al_2等物相组成;热处理后的复合涂层,单质Nb固溶到γ-TiAl和α_2-Ti_3Al中,同时形成了新相Ti_3AlNb_(0.3),涂层近似为γ-TiAl+α_2-Ti_3Al双相层片状等轴晶组织。此外,涂层中并未观察到减弱抗氧化性的单质Nb颗粒和Ti_3Al_2相,Ti、Al、Nb的宏观偏析得以消除,涂层与基材界面位置的气孔和裂纹均以消失,出现了明显的白亮带冶金结合过渡层,涂层组织也更加均匀致密。热处理对提高钛合金表面Nb的合金化程度和改善Ti-Al金属间化合物的高温抗氧化性能起到了显著的促进作用。     

复杂曲面金刚石涂层刀具的制备与试验研究

以氢气和丙酮为原料,采用电子增强化学气相沉积(EACVD)法,利用改进了的化学气相沉积(CVD)装置在复杂曲面硬质合金(WCCo)钻头表面涂覆一层金刚石涂层.研究了适用于复杂曲面金刚石涂层刀具衬底预处理新方法和CVD涂层新工艺,并对碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行了试验研究,研究结果表明,所制备的复杂曲面金刚石涂层刀具的耐用度和切削性能得到了显著提高.     

NiTi形状记忆合金表面辉光离子氮化层的结构与性能

为改善NiTi形状记忆合金表面的生物相容性,采用辉光离子氮化的方法在其表面制备了氮化层,利用多种手段对其表面氮化层的显微组织结构以及表面性能进行了研究.结果表明:经过900℃辉光离子氮化后,不仅在NiTi形状记忆合金表面形成了致密、均匀的TiN层,而且在基体与TiN层之间还形成了均匀的Ti2Ni过渡层,且随着氮化时间的延长,膜层及过渡层的厚度都随之增加.生成的氮化层大大提高了NiTi形状记忆合金的耐腐蚀性能.     

石墨基金刚石涂层电极的制备及性能研究

采用固体三氧化二硼，用热丝辅助化学气相沉积法在石墨衬底上沉积了掺硼金刚石涂层。用喇曼谱、扫描电镜及电导一温度关系研究了掺硼金刚石涂层的生长气压和掺硼浓度等主要工艺参数对涂层的形貌、结构及电学性能的影响和涂层的循环伏安特性。结果表明，石墨基金刚石涂层电极具有优良的电化学性能。     

Cr过渡层沉积粘附型CVD金刚石膜的机理研究

研究了电沉积层作为过渡层沉积CVD金刚石膜的工艺，在硬质合金的Cr电沉积层上用热丝法沉积出CVD金刚石膜。利用SEM分析了电沉积层的形貌，利用EPMA分析了H等离子处理后电沉积层的断面，利用SEM和Raman分析了金刚石膜的表面形貌、成分，利用XRD分析了过渡层和CVD金刚石膜的结合面．利用压痕法研究了金刚石薄膜与基体的结合力。结果表明，H等离子处理使得硬质合全与Cr镀层成为冶金结合，提高了电沉积层的结合强度；在Cr过渡层与金刚石膜之间形成的Cr3C2和Cr7C3等碳化物有利于金刚石的成核和膜基结合强度的提高。     

CVD diamond coated silicon nitride self-mated systems: tribological behaviour under high loads

Friction and wear behaviour of self-mated chemical vapour deposited (CVD) diamond films coating silicon nitride ceramics (Si₃N₄) were investigated in ambient atmosphere. The tribological tests were conducted in a reciprocal motion ball-on-flat type tribometer under applied normal loads up to 80 N (∼10 GPa). Several characterisation techniques—including scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM) and micro-Raman studies—were used in order to assess the quality, stress state and wear resistance of the coatings. In addition, a novel method is presented to estimate the wear coefficient of the diamond coated flat specimens from AFM and optical microscopy (OM) observations of the wear tracks.     

CVD金刚石厚膜焊接刀具的制造及切削性能

用于制造金属切削刀具的金刚石主要有四种类型：（1）天然单晶金刚石；（2）人工合成单晶金刚石；（3）聚晶金刚石复合片（PCD）；（4）化学气相沉积（CVD）金刚石膜。近年来，随着CVD金刚石工艺的发展，CVD金刚石对具的应用越来越广泛。CVD金刚石对具有两类：CVD金刚石薄膜涂层刀具和CVD金刚石厚膜焊接刀具。由于金刚石厚膜焊接刀具兼有单晶金刚石和金刚石薄膜涂层刀具的优点，从而具有广阔的应用前景。本文主要介绍金刚石厚膜的制备、厚膜刀具的制造及厚膜刀具的切削性能。     

CVD金刚石薄膜涂层铜线拉丝模的制备与应用

提高金刚石薄膜的表面质量和附着力是实现CVD金刚石涂层在耐磨器件领域中广泛应用的关键因素.本文通过优化沉积工艺参数,采用直拉丝化学气相沉积法在WC- Co硬质合金拉丝模内孔表面沉积金刚石薄膜.检测了该涂层的表面形貌、薄膜质量以及表面粗糙度,并把所制备的CVD金刚石薄膜涂层拉丝模具在拉拔铜线材生产线上进行了应用试验,结果...     

硬质合金表面化学镀Ni-P-金刚石粉沉积金刚石膜的研究

利用直流等离子射流装置在以化学镀Ni-P-金刚石粉为过渡层的硬质合金上沉积金刚石薄膜。采用SEM、EDS和X射线衍射仪(XRD)初步探讨了金刚石薄膜的表面形貌和物相组成。结果表明硬质合金刀片表面化学镀Ni-P后沉积金刚石薄膜,金刚石成核密度小、晶形差,难以得到结晶质量良好的金刚石膜。而在硬质合金刀片表面化学镀Ni-P-金刚石粉后沉积金刚石薄膜,成核密度比较高,晶形多为(100),但结合力较差。     

采用双辉等离子表面冶金技术在金刚石厚膜表面制备钽涂层的性能

采用双辉等离子表面冶金技术在机械抛光后的金刚石厚膜表面制备钽涂层,研究了涂层的表面及截面形貌、微区成分、物相组成及结合性能。结果表明:制备得到的钽涂层连续、均匀,由钽金属层与界面处的化合物层组成,厚度约1.7μm,组织为柱状晶;金刚石厚膜与钽涂层的界面处存在厚度约为1.1μm的钽与碳元素呈梯度分布的扩散区,且生成了TaC和Ta2C两种化合物;钽原子填充了金刚石厚膜抛光产生的磨痕,其表面粗糙度由128nm降低为57nm;钽涂层的塑性以及与金刚石厚膜的结合性能良好。     

负偏压形核法增强金刚石薄膜附着力研究

在微波等离子体化学气相沉积装置中 ,研究了负偏压形核对金刚石薄膜与WC 6 %硬质合金刀具附着力的影响。结果表明 ,负偏压形核不仅能增加金刚石的核密度 ,还能改善金刚石核在WC晶粒上分布的均匀性 ,增加膜基有效结合面积 ,从而增加金刚石薄膜附着力。因负偏压形核时含碳离子被偏压电场加速 ,对刀具表面产生溅射作用 ,采用铜替代置换钴的刀具 ,使用负偏压形核反而降低薄膜附着力 ;而采用磁控溅射镀铜的刀具 ,使用负偏压形核则能进一步提高金刚石薄膜的附着力。     

CVD金刚石薄膜的掺硼研究

采用固体三氧化二硼，在单晶硅（100）衬底上用微波CVD法生长金刚石薄膜和进行p型掺杂，对不同掺杂碳源浓度下CVD金刚石薄膜的掺杂和生长行为、薄膜表面形貌、薄膜的电性能等进行了研究。结果表明，硼确实已掺入金刚石膜中；在SEM下观察到硼掺杂金刚石膜结构致密没有孔洞；用Ti和Ag分别在掺杂金刚石薄膜表面制备电极，测试了在不同温度下电流随温度的变化。     

CVD金刚石刀具的研究进展与应用现状

金刚石膜是采用化学气相沉积的方法制备出来的一种全晶质多晶纯金刚石材料,是制造刀具的理想材料。本文对CVD金刚石涂层刀具与厚膜焊接刀具的研究进展与应用现状进行了简要的综述。