氮化钛膜层刀具的经济效益分析

由于氮化钛膜层刀具具有硬度高、耐磨性好、加工不易产生粘着现象、寿命长、重复性好、提高加工精度等一系列优点,自问世以来就非常受人们的欢迎和重视。 为了将八十年代国际上盛行的这项新技术用于我国四化建设,我所设计和制造了空心热阴极离子镀膜机,并用此设备镀制了氮化钛膜层钻头、插齿刀、滚刀、丝锥、铣刀等刃具,在沈阳量具刃具厂、沈阳第一机床厂、中捷人民友谊厂、哈尔滨量具刃具厂、沈阳鼓风机厂、沈阳电工机械厂等单位进行切削试验,用户一致反映该刀具切削性能优异,经济效益显著。 一、氮化钛膜层刀具寿命显著提高 用空心热阴极…     

氮化钛超硬膜层刀具的研制

一、前言 近几年来,国外利用涂复技术制备超硬刀具的发展异常迅速。这种刀具具有超硬度、耐磨损、耐高温、耐腐蚀等特点。比未涂复刀具提高寿命3～9倍。超硬膜刀具的问世,国外称做为“刀具革命”。 目前,国外的超硬刀具的膜层主要有Ti N、Ti C、Al2O3 以及利用这几种化合物的复合膜层。其中TiN膜层刀具由于其美丽的金黄色色泽以及附着力好,工艺比较稳定等因素而最引人注目,现已成功地应用于工业性切削加工中。 超硬膜层刀具的制备有化学气相沉积法 (简称 CVD法)和物理气相沉积法(简称PVD法)两种。CVD法是通过挥发性金属卤化物,金属有…     

类金刚石碳膜的结构及其微动磨损行为

采用非平衡磁控溅射与等离子源离子注入(PSII)的混合技术，在1Crl8Ni9Ti不锈钢上制备N／Ti，N／TiN／C／DLC多层膜，研究其结构和微动磨损性能，并与N注入层比较。结果表明，N注入层内形成了CrN和Fe3N等氮化物相；多层膜内形成了TiN，Ti2N和CrN等化舍物相。PSII技术能够提高1Crl8Ni9Ti不锈钢的表面硬度，N注入层的硬度约为基体硬度的2．5倍，DLC多层膜的硬度约为基体硬度的4倍。N注入层和DLC多层膜都能够提高1Crl8Ni9Ti的抗微动磨损性，虽然DLC多层膜比N注入层薄，但其抗微动磨损性能更好。     

多弧离子镀Ti(C,N)/TiN多元多层膜研究

在LF6防锈铝的基体上采用多弧离子镀技术沉积了Ti(C，N)／TiN／Ti(C，N)/TiN／TiN(C，N)／TiN六层多元多层膜，并对其组织结构与性能进行了研究。结果表明：多元多层膜表面膜层均匀，未出现龟裂现象；膜与基体之间形成了纳米级厚度的Al3Ti新相层，说明膜与基体间的结合存在化学键合，结合强度良好，划痕临界载荷达79N。显微硬度达HV0．11911．0，与基体相比，其表面显微硬度提高了近20倍，耐磨性提高了10倍以上，但摩擦因数较高(μ＝0．66)，粘着对偶件磨损，使对偶件磨损较严重。     

钛,锆,铝的二元,三元和四元氮化物工业镀膜

用于高速钢和渗碳硬质合金基体上的(Ti、Al)N、(Ti、Zr)N 和(Ti、Al、V)N 涂层,同化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)的 TiN 涂层相比,发现其耐磨性有所改进。用 Ti:Al 50:50%(重量比)的靶在高速钢钻头上制备(Ti、Al)N 涂层,在某些情况下,其性能比常规的 TiN 离子镀刀具提高到了3倍,而渗碳硬质合金基体上的涂层,能大大改进刀具的后刀面和月牙洼的磨损,根据切削条件,同 CVD 的 TiN/TiC 相比,其性能也提高到3倍。证实了新的多元硬质涂层制备工艺和涂层性能的基本关系,用平面磁控源和粉末冶金靶研制和试验了工业生产的离子镀沉积工艺。首先介绍了新涂层材料的基本研究和进展。其次描述了双阴极磁控源的溅射离子镀工艺的批炉型和直线型 PVD 涂层的工业应用。最后,通过对不同条件下涂层刀具的磨损试验,展现了多元新涂层的优异的耐磨性。     

多弧刀具离子镀膜工艺及设备

电弧蒸发为离子镇技术提供了一个多功能的蒸发源，它非常适用于氮化钛刀具超硬膜。从膜层性能、生产效率、加工范围等综合技术经济指标看，多弧离子镀更具有吸引力．本文论述了电弧蒸发源和多弧离子镀的特点，介绍了国内首次研制的ＤＨＤ—８００多弧刀具镀膜设备及其系列产品，工艺试验表明一次装炉φ６ｍｍ钻头 ８００支， ＴｉＮ膜厚２ｕｍ，硬度２０００Ｈｖ，寿命提高 １１．２倍．     

预镀Ti膜对AZ31镁合金表面多弧离子镀TiN膜耐磨、耐蚀性的影响

为了提高软基体镁合金表面Ti N膜的性能,对AZ31镁合金多弧离子预镀Ti后再镀Ti N,并与直接镀Ti N的膜层进行对比,研究了预镀Ti膜对Ti N膜层结合力、耐磨、耐蚀等性能的影响。结果表明:预镀Ti膜使得镀Ti N后膜层更致密,膜基结合力、耐磨性、耐蚀性都获得很大提高。     

辉弧共溅射Ar/N2流量比对TiN薄膜结构及硬度的影响

采用辉光弧光协同共放电混合镀方法在A3碳钢基体上沉积氮化钛薄膜,通过改变Ar/N2流量比,研究Ar/N2流量比对TiN薄膜结构及硬度的影响。X射线衍射谱图表明制备的TiN有明显的(111)晶面择优取向;Ti2p的X射线光电子谱谱峰拟合分析表明Ti2p1/2峰和Ti2p3/2峰均有双峰出现,可知氮化物中的Ti存在不同的化学状态,整个膜层是由TiN,TiO2,TiNxOy化合物组成的复合体系,Ar/N2流量比影响各成分的含量。对比硬度的变化和组成成分之间的关系发现,膜层硬度随着含TiN量的增多而增大,当Ar/N2流量比为3∶1时,硬度最大。     

铝合金Ti(C,N)/TiN多元多层膜与阳极氧化膜性能比较

分别采用多弧离子镀技术及阳极氧化技术在LF6防锈铝基体表面制备了Ti(C,N)/TiN/Ti(C,N)/TiN/ Ti(C,N)/TiN六层多元多层膜及阳极氧化膜,并对比考察研究了该两种膜的力学性能和摩擦学性能,结果表明:多元多层膜与阳极氧化膜划痕临界荷载分别为76N,60N;显微硬度分别为HV0.251404,HV0.25520;二者摩擦系数都较高,分别为0.66,0.76;都使对偶件磨损;但与传统的阳极氧化膜相比,多元多层膜硬度与耐磨性都提高了近2倍,且其摩擦曲线平滑,呈稳定磨损状态,而阳极氧化膜摩擦曲线呈跳跃状,呈非稳定磨损状态.     

调制比对AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层结构的影响及涂层刀具的切削性能

为解决硬质合金刀具切削淬硬钢时面临易磨损、寿命短的难题,在刀具表面涂覆硬度高、耐磨损的防护涂层是一种经济实用的方法。利用高功率脉冲磁控溅射与脉冲直流磁控溅射复合技术制备了不同调制比的AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层,利用扫描电镜、纳米压痕仪、白光干涉仪等对多层膜的微观结构、力学性能以及涂层刀具的切削性能进行表征和分析。研究表明,当调制比为3∶1时,多层膜择优生长取向由(111)晶面转为(200)晶面,多层膜的表面致密度得到改善,层状结构明显,晶粒得到细化。此时,涂层硬度达25.7 GPa,临界载荷为79.6 N,耐磨性最强,磨损率为0.74×10^-6 mm³/(N·m),摩擦系数最低约0.45。将后刀面磨损带宽度0.3 mm作为磨钝标准,干切削淬火C1045中碳钢,AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层刀具的寿命比AlCrSiN涂层刀具寿命提高1.2倍,比无涂层刀具寿命提高3.2倍。切削过程中多层复合涂层内部分Mo元素被氧化成层状MoO₃,起到润滑作用,有效降低了切削力和摩擦产生的切削热,延长了刀具...     

N/Ti原子比对TiN膜微结构及性能的影响综合分析

TiN硬质膜是很多现有的多组元氮化物硬质膜的基础.N/Ti原子比对TiN硬质膜具有重要影响.结合TiN硬质膜的制备工艺方法,分析了膜层中N含量变化的影响因素及控制方法,详细讨论了N/Ti原子比对TiN膜相组成、硬度、耐摩擦磨损性能、光电性能的影响关系.     

氮化钛涂层钻头切削性能试验报告

高速钢切削刀具采用 HCD法镀氮化钛涂层的新工艺是沈阳真空技术研究所于1983年至1984年初进行的。在这一课题的试验中,我厂提供钻头样品及钻头切削性能的数据,经过大量的切削试验找出最理想的涂层工艺,试验结果如下: 一、试验目的 验证氮化钛涂层钻头对使用寿命的影响。 二、试验条件 (1)被试钻头:直径 φ 8 mm直柄麻花钻 材质W6Mo5Cr4V2,采用同一炉号钢材铣制后抛光,同一热处理工艺淬火加工共400支。 (2)钻头几何精度 全长:117±8;顶角:118°左右 后角:14°左右;螺旋角:29° (3)被切材质:40 Cr调质HB=229同一批钢材,同一种工艺调质方法…     

基于TiC_(0.5)N_(0.5)/Si_3N_4复相陶瓷基体的PVD及CVD涂层刀具性能

首先,以15vol%或25vol%的TiC0.5N0.5粉体为导电第二相,利用热压烧结法制备了TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷;然后,分别通过物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)技术在TiC0.5N0.5/Si3N4陶瓷刀具表面沉积了CrAlN和TiN/Al2O3/TiN涂层;最后,通过对TiC0.5N0.5/Si3N4刀具进行连续切削灰铸铁实验,研究了TiC0.5N0.5含量和涂层类型对刀具磨损特征的影响,并探讨了刀具的磨损机制。结果表明:TiC0.5N0.5含量的增加有利于提高TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷刀具基体的硬度和电导率,但对耐磨性和切削寿命的影响较小;采用PVD技术沉积CrAlN涂层时,随着TiC0.5N0.5含量的增加,涂层的厚度、结合强度和硬度都得到提高,涂层刀具的磨损性能显著提高,切削寿命也明显延长;而采用CVD技术沉积TiN/Al2O3/TiN涂层时,TiC0.5N0.5含量的变化对涂层的厚度、结合强度和硬度基本没有影响,TiN/Al2O3/TiN涂层刀具整体切削性能变化不大。CrAlN涂层和TiN/Al2O3/TiN涂层都可明显改善TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷刀具的耐磨性和切削寿命;相对于TiN/Al2O3/TiN涂层,CrAlN涂层具有更高的涂层硬度和粘着强度,但TiN/Al2O3/TiN涂层具有较大的涂层厚度,TiN/Al2O3/TiN涂层刀具表现出更加优异的耐磨性和切削寿命。TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷刀具的磨损机制以机械摩擦导致的磨粒磨损为主,伴随有少量的粘结磨损。     

氮离子束轰击对电弧离子镀TiN膜层的作用

电弧离子镀膜层中"大颗粒"的存在,降低了膜层质量,限制了其进一步应用.采用俄罗斯UVN 0.5D2I离子束辅助沉积电弧离子镀设备,对高速钢W18Cr4V上沉积的TiN膜层进行了氮离子束轰击.结果表明:TiN膜层表面"大颗粒"完全消失,凹坑浅而平整,粗糙度降低.膜层中较软的Ti和Ti2N向TiN转变,TiN(111)取向逐渐减弱,而(200)取向逐渐增强.膜层的显微硬度由原来的1 980 HV1N升高到2 310HV1N.     

结构调制超硬Ti/TiN纳米多层膜的制备及其尺寸效应

使用多弧离子镀技术在高速钢基体上制备了调制周期为5~40 nm的Ti/TiN纳米多层膜,用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪和划痕仪等手段表征薄膜的微观结构和性能,研究了调制周期对Ti/TiN纳米多层膜性能的影响,并讨论了在小调制周期条件下Ti/TiN纳米多层膜的超硬效应和多弧离子镀技术对纳米多层膜硬度的强化作用。结果表明,与单层TiN相比,本文制备的Ti/TiN纳米多层膜分层情况良好,薄膜均匀致密,没有明显的柱状晶结构,TiN以面心立方结构沿(111)方向择优生长。随着调制周期的减小薄膜的硬度呈现先增大后减小的趋势,并在调制周期为7.5 nm时具有最大的硬度42.9 GPa和H/E值。这表明,Ti/TiN在具有最大硬度的同时仍然具有良好的耐磨性和韧性。Ti/TiN纳米多层膜的附着力均比单层TiN薄膜的附着力高,调制周期为7.5 nm时多层膜的附着力为(58±0.9) N。     

纳米超硬多层膜研究现状及发展趋势

分别从溅射法和蒸发法两个方面评述了近年来纳米多层膜制备工艺的最新进展,在此基础上介绍了脉冲激光沉积(PLD)工艺制备纳米超硬多层膜的新方法.对典型的超硬膜TiN、(Ti,Zr)N、(Ti,Al)N、TiN/SiO2、B1-SiC、TiN/SiN4进行了简单回顾,并对其硬度、残余应力、摩擦磨损和抗氧化性能等方面做了详细的比较.最后,简述了纳米超硬多层膜表征的一般手段,并展望了发展前景.     

TiN/Ti多层膜调制比对摩擦磨损行为影响的研究

考察了TiN/Ti多层膜调制比对其摩擦磨损行为的影响. 采用磁过滤阴极弧沉积的方法制备了具有不同调制比的TiN/Ti多层膜, 用扫描电镜和透射电镜对其层状结构及子层结构进行了观察和分析. 用纳米压痕和SRV摩擦磨损试验的方法, 对多层膜进行了纳米硬度和弹性模量测试以及摩擦磨损实验. 结果表明, 所制备的TiN/Ti多层膜层状结构清晰, 与基底结合良好, 调制比对多层膜的硬度和磨损特性影响较大, 而对摩擦系数的影响却不明显. 结合实验结果, 讨论了硬度与弹性模量的比值(H/E值)对TiN/Ti多层膜耐磨性的影响.     

膜—衬界面中间层改善附着强度的作用

一、引言为了提高切削刀具的耐磨性,用不同方法在刀具表面镀上一层或多层TiN,TiC,TiCN,Al_2O_3等硬质膜。其中,PVD法以其特有的优点受到人们的重视。但目前商品化的膜层物质只有TiN。提高超硬耐磨膜与衬底的附着强度是PVD法急需解决的一个问题。     

真空阴极离子镀法制备Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜

过去,在不锈钢上沉积10μm以上多元多层软硬交替Ti/TiN/Zr/ZrN厚膜用以提高材料耐腐蚀性能的报道不多.采用阴极电弧离子镀结合脉冲偏压的方法制备了厚度选15 μm的Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜.运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、显微硬度计、划痕仪等考察了多层膜的形貌、厚度、相组成、硬度以及膜/基结合力,并利用电化学方法评价了基体、单层TiN薄膜以及多层膜的电化学腐蚀性能.结果表明:制备的Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜界面明晰、结构致密、晶粒细小;膜/基结合力大于70 N,显微硬度达28 GPa;多层膜比单层TiN膜在提高1Cr11Ni2W2MOV基体的抗腐蚀能力方面具有更显著的作用.     

DU-Ti合金表面N+Ti+多层Ti/TiN复合膜的制备与耐蚀性

采用单一的表面改性技术难以提高贫铀钛合金(Du-Ti)的耐蚀性能.采用等离子体浸没离子注入技术依次在Du-Ti合金表面注入N和Ti,再利用非平衡脉冲磁控溅射技术制备多层Ti/,TiN,研究了膜层的形貌、结构及耐蚀性能.结果表明:膜层厚约3μm,呈柱状结构,致密,但存在一些微缺陷,膜基结合紧密;膜层出现面心立方结构的TiN和密排六方的Ti,在DU-Ti合金界面形成了少量的UO2,没有铀的氮化物;膜层耐蚀性能较基体得到较大提高;微观缺陷是TiN层局部片状脱落的主要原因,外层TiN出现片状脱落后.注入层和内层Ti/TiN多层膜仍能有效保护基体.