化学气相沉积TiC-Ti(CN)-TiN涂层在硬质合金拉丝模上应用研究

用化学气相沉积法（CVD）在硬质合金拉丝模上沉积TiC－Ti（N）-TiN耐磨涂层，经工业试验表明涂层具有硬度高、摩擦系数小、与基体粘附性强、化学稳定性好和耐磨等优良性能。涂层拉丝模比非涂层模提高使用寿命1～4倍。     

低于500℃的离子沉积硬质涂层

近来 P.A.P.V.D.(等.离子增强物理气相沉积)法沉积硬质耐磨涂层受到人们的普遍关注。为了优化硬质涂层的性能。本文研究了 TiN、TiC(N.C)、TiC 及.C 涂层。首先是分别研究了 TiN 和 TiC 涂层。实验中,基体温度均在450℃以下。TiN 涂层的维氏硬度是25G.Pa,TiC 则在负偏压为1000伏时高达45G.pa。沉积速率约30μm/h 时,TiN、TiC 涂层具有强烈的(200)织构。精细的 i.C涂层的硬度很高,45～65G.Pa;相对于铜的摩擦系数为0.20,对 TiN 的摩擦系数为0.07。而且,有 i.c 的复合涂层的磨损体积是 TiN 或TiC 涂层的1/6～1/3。     

成份及微观结构对涂层硬度及粘结强度的影响

测定了物理化学气相沉积(PCVD)Ti(C,N)-TiN 涂层和化学气相沉积(CVD)Ti(C,N)-TiN 涂层的显微硬度(Hv)和粘结强度(E_b)。采用 X 射线衍射实验、扫描电子显微术以及 X 射线光电子谱分析了 PCVD 与 CVD 涂层部分力学性能间差别的原因。指出涂层择优取向及物相组成是影响涂层硬度的重要因素;涂层-基体粘结强度与沉积工艺、界面上新相和孔隙的存在密切相关。     

在钢质零件上建立涂层的中温化学气相沉积法

中温化学气相沉积(以下简称MT—CVD)处理是由瑞士Berna公司的Bernex分公司改进的一种很有发展前途的新型化学气相沉积方法,这种方法是将耐磨的钛的碳、氮化合物Ti(C·N)涂覆在工件和工具表面上。本文就不同温度下涂层的沉积速率和涂层组织、结构、形态、成分、残余应力,耐磨性、耐腐蚀性的差别,对MT—CVD法和常规的高温化学气相沉积(以下简称HT—CVD)法所获得的涂层的各种性能进行了对比。     

陶瓷膜对牙轮钻头滑动轴承摩擦磨损性能的影响

采用化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）工艺,分别选用高铝钛及TiC+ Ti(C, N) +TiN复合的金属陶瓷在滑动轴承表面制备金属陶瓷膜层。采用金相显微镜（OM）、体视显微镜和显微硬度计对不同金属陶瓷膜的表面形貌、组织结构及厚度进行测量和观察,并在MMW-1型万能摩擦磨损试验机对涂层材料进行摩擦磨损试验,通过测量磨损量与摩擦因数随时间的变化规律,观察摩擦副表面磨损形貌,分析了不同陶瓷膜层的耐磨性和摩擦磨损机理。结果表明,涂镀复合陶瓷膜（TiC/Ti(C, N)/TiN）的销试件硬度高、磨损极其轻微、表面质地均匀且光滑,复合陶瓷膜（淬火）更适用于牙轮钻头滑动轴承表面涂层材料。     

化学气相沉积TiC-Ti（CN）-TiN涂层在硬质合金拉丝模上应用研究

用化学气相沉积法(CVD)在硬质台金拉丝模上沉积TiC—Ti(CN)-TiN耐磨涂层，经工业试验表明涂层具有硬度高、摩擦系数小，与基体粘附性强、化学稳定性好和耐磨等优良性能。涂层拉丝模比非涂层模提高使用寿命1～4倍。     

液相脉冲放电所制备的Ti(C,N)涂层的高温性能研究

在含N、C元素的有机介质溶液中,采用液相脉冲放电方法在中碳钢基体上制备出Ti(C,N)金属陶瓷涂层,研究了涂层的抗热震性能、热稳定性和高温滑动磨损特性。结果表明:与物理气相沉积方法制备的Ti N涂层相比,Ti(C,N)涂层具有更优良的抗热震性及热稳定性能;Ti(C,N)涂层在500℃保温条件下进行磨损试验时,其摩擦系数较低,表面磨损形貌显示大量白色颗粒氧化物,主要磨损机制为氧化磨损。     

脉冲直流PCVD制备Ti（C，N）薄膜及其组织结构分析

用工业型脉冲直流等离子体化学气相沉积(PCVD)设备,针对不同混合气体CH4所占比例,在H13模具钢表面沉积了Ti(C,N)薄膜。用SEM观察薄膜断口形貌,用XRD及XPS分析薄膜相组成和价态。结果表明：一定量碳元素的加入,抑制了TiN薄膜中柱状晶的生长,并且阻止了TiN晶粒的长大。Ti(C,N)的相结构可能为TiN和TiC两相混合,但在C(或N)含量较低的膜层中,c(或N)原子也会以置换的方式存在于TiN(或TiC)单相组织中。     

对高速钢切削刀具钛基陶瓷涂层的评价

用直流等离子辅助电子束物理气相沉积和射频磁控溅射在高速钢刀具上沉积钛基陶瓷涂屠(包括Ti(B、N)和(Ti、Al)N)。按照国际标准方法ISO3685～1977进行纵向车削试验。切削液是有良好冷却性能的乳化液。用渗碳钢(MoCN206)和铝合金工件进行了钻削和车削试验，并用含极压添加剂的坷削液进行了试验。切削试验中的参考材料是无涂层和TiN涂层高速钢刀片。     

TiN/Ti(C,N)涂层的显微组织与力学性能

采用磁控溅射在TNMG120408型号的硬质合金刀片上沉积了TiN/Ti(C,N)单层与多层涂层,通过XRD、SEM、纳米压痕、划痕仪与冲击测试等方法,比较分析了TiN/Ti(C,N)涂层的显微组织与力学性能。结果表明,TiN单层涂层的晶粒形貌为典型的喇叭口结构,Ti(C,N)单层涂层为平直的柱状晶结构;而TiN/Ti(C,N)多层涂层为柱状晶结构,形成了TiN、Ti(C,N)交替排列的结构。TiN与Ti(C,N)单层涂层均呈(220)生长织构,而TiN/Ti(C,N)多层涂层呈(111)生长织构。Ti(C,N)单层涂层表现出较好的硬度,而TiN/Ti(C,N)多层涂层则表现出与基体更好的结合力。     

溅射技术对TiN涂层结构和力学性能的影响

目的 沉积条件对Ti N涂层的组织结构和力学性能有着至关重要的影响,而溅射技术又决定了涂层的沉积条件,探究不同溅射技术对Ti N涂层的微观组织结构和性能的影响,提高Ti N涂层的力学性能和高温摩擦磨损性能。方法 采用不同的溅射技术(dcMS、Hi PMS、Hybrid)在M2高速钢表面沉积Ti N涂层,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、sin²ψ法、纳米压痕仪、洛氏压痕法、划痕法和CSM球盘式摩擦试验机分别测试了Ti N涂层的组织结构特征、沉积速率、残余应力、纳米硬度、膜基结合力和高温摩擦磨损性能。结果 不同溅射技术制备的Ti N涂层均为柱状晶结构和Ti N (111)择优取向。HiPIMS-TiN涂层具有最高的纳米硬度(29.7GPa)和最低的膜基结合力(HF2),而Hybrid-TiN涂层呈现出最小的残余应力、高沉积速率和高膜基结合力,其膜基结合力达到HF1级,临界载荷(Lc2)达到82.5 N。不同溅射技术制备的Ti N涂层的摩擦因数均随着温度的升高而降低,在500℃时,Ti N涂层的摩擦因数约为0.53。Ti N涂层的磨损率随着温度的升...     

微通道内TiN、TiO_2涂层的制备及抑焦效果研究

为了缓解换热通道壁面金属催化结焦,在温度为800℃,时间为2 h条件下,实现了内径为2 mm,长度700 mm的304不锈钢管道内表面Ti N涂层的化学气相沉积(CVD);进一步,在700℃的氧化气氛中,将Ti N涂层氧化得到Ti O2涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、能量散射X射线谱(EDS)和X射线衍射(XRD)仪等分别检测了涂层的形貌、元素组成和晶型结构。检测结果表明,CVD法制备的Ti N、Ti O2涂层表面均匀完整,粒子结合紧密,其组成基本符合化学计量比;其中Ti N为立方晶相结构,Ti O2为金红石相结构。以某种碳氢燃料A为原料采用自制的超临界裂解装置对Ti N、Ti O2涂层的抑制结焦效果进行了初步评价。结果表明,与304空白管相比,Ti N涂层管和Ti O2涂层管高温稳定运行时间明显延长,其中Ti N涂层管抑焦效果更加显著。     

炼铁高炉内Ti(C,N)生成的研究SCIEI

高炉内Ti(C,N)的生成,主要以渣-焦反应和渣-铁反应两种途径进行。两者形成的状态和机理不同。在渣-焦界面上,首先生成TiC,然后气相中氮原子向TiC晶格中扩散,形成间隙固溶体Ti(C,N),它的化学组成是不均匀的,渣中碱度和温度的变化,对Ti(C,N)的生成影响极大,渣-焦界面积愈大,愈有利Ti(C,N)的生成。     

TiN单层和TiN/Ti(C,N)多层涂层的结构和性能研究

借助XRD、SEM、纳米压痕和划痕仪研究了采用磁控溅射在硬质合金基体上沉积的TiN单层和TiN/Ti(C,N)多层涂层的组织结构和力学性能。研究表明:TiN与TiN/Ti(C,N)多层涂层的晶粒形貌均呈柱状晶结构,而TiN/Ti(C,N)多层涂层形成了TiN、Ti(C,N)交替的调制结构。由于界面强化作用,TiN/Ti(C,N)多层涂层表现出比TiN更高的硬度及与基体更好的结合力。     

氧的掺入对化学气相沉积TiCN涂层的影响

本文采用X射线衍射仪(XRD)、高分辨扫描电镜(HRSEM)、显微维氏硬度计、声发射划痕仪,研究了以化学气相沉积(CVD)法制备的TiCN和TiCNO涂层。通过对比涂层的相结构、组织形貌、硬度及结合强度,分析氧的掺入对TiCN涂层显微结构和力学性能,特别是结合强度的影响。结果表明:CVD制备的TiC0.81N0.48涂层截面呈柱状结构,硬度和结合强度分别为2 063 HV及127 N。掺入氧后的TiC0.61N0.44O0.15和TiC0.52N0.25O0.1涂层没有出现新的物相,为面心立方结构的TiCNO固溶体,具有(111)织构;氧的掺入细化了晶粒,使涂层转变为致密结构;其硬度分别提高至2 207 HV和2 753 HV,但与基体结合强度分别下降至88 N和63 N。     

TiC生成方式对激光熔覆镍基涂层组织和性能的影响

分别以TiC粉和Ti+C粉为原料,采用外加法和原位法制备了TiC/Ni激光熔覆涂层,分析了TiC生成方式对涂层物相组成、微观组织、硬度和磨损性能的影响。结果表明,涂层的物相组成不受生成方式的影响;但Ti+C质量分数高于30%时,原位法涂层无法成型,而外加法可获得40%TiC的涂层。外加法涂层中TiC以原料TiC为主,少量溶解析出的结晶TiC;而原位法涂层中TiC全部为结晶析出,分布更加均匀,颗粒细小,枝晶数量增多。原位法涂层的平均硬度和耐磨性均优于相同TiC含量的外加法涂层;涂层中TiC含量(质量分数)由20%增至30%时,涂层硬度升高,耐磨性下降,生成方式引起的磨损性能差异由5%降至0.6%。     

液相脉冲放电制备Ti(C,N)多元陶瓷涂层

TiN类涂层目前主要采用物理气相沉积方法进行制备,本文提出了一种TiN类涂层的低成本制备方法,该方法将Ti块体材料作为工具电极置入乙醇胺液相介质中,通过液相脉冲放电涂层技术在45钢表面制备出Ti(C,N)陶瓷多元涂层。对涂层组织形貌、物相结构等进行了分析。结果表明,所制备的陶瓷涂层厚度约为20μm,主要物相为Ti(C0.3,N0.7);涂层表面显微硬度可达1 780HV以上,涂层表面有不规则的放射状突起边缘。透射电镜分析结果表明,涂层晶粒尺寸均匀细小,选区花样谱图揭示了涂层等轴晶粒具有晶体学上的随机取向,晶体结构为面心立方。     

对高速钢切削刀具钛基陶瓷涂层的评价

用直流等离子辅助电子束物理气相沉积和射频磁控溅射在高速钢刀具上沉积钛基陶瓷涂层（包括Ti（B、N）和（Ti、A1）N）。按照国际标准方法ISO3685～1977进行纵向车削试验。切削液是有良好冷却性能的乳化液。用渗碳钢（MoCN206）和铝合金工件进行了钻削和车削试验，并用含极压添加剂的切削液进行了试验。切削试验中的参考材料是无涂层和TiN涂层高速钢刀片。     

TiCN,TiAlN,TiAlCN涂层研究现状

TiAlCN等硬质涂层能提高金属工件的表面硬度、耐磨性及抗腐蚀性,从而有效提高高速旋转条件下服役的刀具、磨具及汽车零部件的精密度和使用寿命。综述了TiN添加Al、C元素形成的TiCN、TiAlN及TiAlCN涂层的结构及应用,总结了添加元素Al、C对涂层结构及性能的影响及其作用机理。归纳了近几年TiCN、TiAlN及TiAlCN涂层的制备方法,包括直流磁控溅射法(DCMS)、高功率脉冲磁控溅射法(HiPIMS)、中温化学气相沉积法(MTCVD)和激光化学气相沉积法(LCVD)等,并对多元TiN涂层的未来发展方向进行了展望。     

电火花沉积Ni/Ti(C,N)金属陶瓷复合涂层的组织及性能研究

目的提高H13模具钢的表面耐磨性,探索金属陶瓷涂层的应用。方法分别用Ti(C,N)基金属陶瓷棒和纯镍棒作为电极,氩气为保护气体,在H13钢表面电火花沉积制备Ni/Ti(C,N)金属陶瓷复合涂层。使用X射线衍射仪对涂层的相组成进行了分析,并用扫描电子显微镜及能谱仪观察涂层的微观结构和元素分布情况,采用显微硬度计和CSM球盘式摩擦计对涂层的显微硬度和不同载荷下的耐磨性进行测试。结果涂层表面为单脉冲沉积斑点堆积而成的溅射状形貌,Fe和Ti元素整体上呈现出分区富集的特征,强化层主要物相包括TiC(0.7)N(0.3)、Ni(17)W3、Ni-Cr-Co-Mo和Fe3Ni2。涂层截面组织均匀,缺陷较少,厚度约为31μm,Fe、Ti和Ni元素均在界面处发生扩散,形成了良好的冶金结合,过渡层与基体相互混合,呈现出机械式的咬合结构。涂层的显微硬度实测最高值达1420HV,约为基体的5.4倍。涂层具有比基体更低的摩擦系数,且30 min内的磨损质量损失仅为基体的1/2,涂层磨损机理主要为粘着磨损和轻微的磨粒磨损。结论在H13钢表面电火花沉积制备的Ni/Ti(C,N)金属陶瓷复合涂层可提高其表面的硬度、耐磨性,且具有一定减摩性,可以起到延长模具寿命的作用。