一种新型耐磨涂层(TiAl)N的组织结构及其性能

引言运用物理气相沉积(PVD)方法进行材料表面强化研究是近年来迅猛发展的一门新技术。众所周知,在高速钢刀具上沉积约2～3μm厚约TiN涂层,可使刀具使用寿命延长3～8倍。这已被誉为高速钢刀具的一次革命。正因为如此,各国科技工作者都抓住这一时机,在气相沉积设备、工艺参数和新型涂层材料的组织结构及     

激光化学气相沉积(LCVD)制取TiN薄膜

研究了在W18Cr4V高速钢基体上，用CO2连续激光诱导化学气相沉积TiN薄膜的工艺方法。激光功能600W，在H2、N2、TiCl4反应系统中沉积出TiN薄膜，薄膜的颜色呈金黄色，显微硬度为2500HV。     

三元氮化物的沉积和性能——H.RANDHAWA,P.C.JOHNSON,AND R.CUNNINGHAN

氮化钛、碳化钛和氧化铝硬质涂层是广泛用于改善高速钢和硬质合金刀具使用性能和产量的涂层材料。然而在三元氮化物沉积方面研究得还很少。本文论述了用阴极弧光放电工艺沉积三元氮化物(Ti,Zr)N和(Ti,Al)N的特性,对涂层进行了表面形貌、成份和机械性能测试,对这些涂层还进行了抗磨损性能和装饰性能的评估,并将结果与同样方法制备的TiN和(Ti-6Al-4V)N薄膜作了比较。     

渗氮/离子镀复合涂层的制备及其性能

介绍了"离子渗氮/离子镀" 复合涂层的工艺合成方法,渗镀和涂层沉积在同一系统中原位连续完成.按该工艺制备的高速钢离子渗氮/离子镀复合涂层,结合力均达到HF1级,涂层划痕试验的临界载荷明显比传统的单一涂层高.用该工艺在高速钢钻头和铣刀上合成NL TiN和NL TiCrN复合涂层,其耐用度比相应的传统单一涂层刀具明显提高,显示了复合涂层的技术优势.     

空心阴极与多弧离子镀TiN涂层高速钢摩擦磨损特性的比较研究

本文用空心阴极和多弧离子镀方法在高速钢基体材料上制备了TiN涂层，研究评价了其摩擦磨损性能，并与刀具切削性能进行对比。结果表明：TiN涂层的摩擦磨损性能优于基体材料。从摩擦磨损机制上探讨了经TiN涂层的高速钢刀具比非涂层的刀具使用寿命明显延长，加工质量明显提高的原因。     

燃焰法沉积金刚石薄膜涂层刀具时的生长均匀性研究

在分析燃焰法民金刚石机理的基础上,研究了用燃焰法在刀具上沉积金刚石薄膜时的生长均匀性问题,提出了刀刃上金刚石的异常生长原因及抑制方法,获得了涂层均匀的金刚石薄膜涂层刀具。     

空心阴极与多弧离子镀TiN涂层高速钢摩擦磨损特性的比较研究

本文用空心阴极和多弧离子镀方法在高速钢基体材料上制备了TiN靠层，研究评价了其摩擦磨损性能，并与刀具切削性能进行对比．结果表明：TiN涂层的摩擦磨损性能优于基体材料．从摩擦磨损机制上探讨了经TiN涂层的高速钢刀具比非涂层的刀具使用寿命明显延长，加工质量明显提高的原因。     

Ti—Al—N薄膜的性能及应用

利用多弧离子沉积技术在W18Cr4V高速钢表面沉积（Ti,Al）薄膜,实验结果表明（Ti,Al）N薄膜的硬度和抗氧化性能明显优于TiN薄膜,（Ti,Al）N膜层刀具的寿命大大高于TiN膜层刀具。     

PVD氮化钛涂层刀具切削性能的试验研究

采用电弧离子镀涂层工艺,制备了TiN涂层高速钢钻头和TiN涂层硬质合金铣刀,检测了TiN涂层的膜层性能,并进行了有TiN涂层和无涂层刀具的切削对比试验。结果表明,有TiN涂层的高速钢钻头使用寿命是无涂层钻头的5～7倍,有TiN涂层硬质合金铣刀的使用寿命是无涂层铣刀的3～11倍。     

TiN涂层薄膜厚度测试的应用

一、引言八十年代以来,国内外工具工业普遍地对高速钢刀具采用了TiN(TiC)涂层工艺,经过该工艺处理的刀具表面形成了一层极薄(一般为1～5μm)的超硬(HV2000左右)薄膜。这种薄膜有效地提高了高速钢刀具的切削性能,其寿命大幅度地提高。对于类似齿轮滚刀、插齿刀、拉刀等精密复杂刀具来说,TiN涂层的厚度不应超过刀具的精密要求,也就是说涂层太厚的话会使刀具的尺寸变大,使刀具报废,涂层太薄将起不到好的效果。所以对TiN涂层厚度的测量则是保证产品质量的重要因素之一,并且生产中涂层厚度测试数据的反馈可以用来调整涂层工艺参数。目前涂层厚度测试的方法很多,有金相法,β射线测厚法,以及本文介绍的球痕法。这里着重研究我厂从美国引进的PV型球痕仪的构造原理和使用特性,并对其在实际应用中出现的几种典型磨痕进行讨论。二、PV型球痕仪的构造和使用方法 1.构造(见图1) 2.工作方法     

切削刀具的涂层处理

引言切削刀具耐磨涂层的应用已经风行了近二十年。起初,在高速钢工具上使用金黄色的氮化钛(TiN)涂层扩大了刀具的使用范围,使能允许高的机械加工速度。当镶嵌硬质合金切削刀具达到其最大效能时,表面涂层可以再次大大增加这种刀具的使用范围,同时明显提高硬质合金刀具的使用寿命和零件表面的光洁度,并降低了产品的成本。对硬质合金刀具进行耐磨涂层的最常用工艺是化学气相沉积(CVD)。近几年来,像阴极溅射,离子注入等其它工艺也一直在试验,且取得了一些进展。切削刀具涂层处理的选择取决于几个因素。理想的做法是寻求基体材料和所采用的涂层的最佳性能配合。对要涂层的硬质合金     

TaC_p增强YG11C合金表面改性工艺及性能研究

选用自制烧结的YG11C/TaC_p硬质合金作基体,介绍了采用电弧离子镀在试样上沉积TiN、TiCN和ZrN涂层的工艺.利用维氏硬度计、扫描电子显微镜、X射线衍射仪表征了涂层的力学性能和组织结构.通过比较切削实验中刀具的磨损性,得出涂层刀具有更好的耐磨性能.研究表明,电弧离子镀TiN等涂层能使硬质合金刀具获得更好的使用性能.     

脉冲高能量密度等离子体陶瓷刀具表面改性研究进展

对刀具涂层技术的发展现状与趋势进行了综述,提出了提高涂层刀具性能的"五化"措施:沉积工艺复合化、薄膜组成多元化、薄膜结构多层化、薄膜组成和显微结构梯度化、薄膜晶粒纳米化.基于这个思想,提出了用高能量密度脉冲等离子体技术进行陶瓷刀具表面改性,并在最近几年用高能量密度脉冲等离子体同轴枪对硬质合金和氮化硅陶瓷刀具进行了镀膜改性尝试.使用该复合表面改性技术,所制备涂层刀具结构独特,很好地满足了"五化"思想,材料性能得到显著提高.在优化的工艺条件下,所得TiN、TiCN和TiAlN涂层刀具硬度高,纳米硬度分别为26～28 Gpa、50～53 Gpa和38～40 Gpa;膜基结合力强,纳米划痕临界载荷达80～110 Mn.所得TiN、TiCN和(Ti,Al)N涂层硬质合金刀具能够在工业条件下对硬度高达HRC 58～62 的淬硬CrWMn钢进行干切削,实用切削速度可提高2～10倍,且刀具磨损较小;涂层氮化硅陶瓷刀具加工淬硬钢和灰铸铁(HB 2200～2300 Mpa)工件时,比未涂层刀具后面磨损降低6～10倍.预示该技术是一种非常有前途的陶瓷刀具改性技术.     

电弧离子镀CrN涂层的制备及性能研究

用电弧离子镀技术在W18Cr4V高速钢试样上制备了CrN涂层,采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱议、显微硬度仪、磨损试验机等对涂层的表面形貌、相结构、硬度和耐磨性进行了分析.对比研究了经工艺优化后的CrN涂层和TiN、TiAlN涂层以及未涂层钻头干式钻削7075铝合金的切削性能,得出了最佳的沉积偏压和切削转速.结果表明,偏压为-50～-150 V时,涂层均由Cr2N 相和CrN相组成,随偏压增加,涂层表面粗糙度降低,硬度和耐磨性增强;偏压过高,涂层的微观质量和性能反而下降.偏压为-100 V时,涂层的硬度和耐磨性最佳.CrN涂层可显著提高高速钢刀具的切削性能,减小刀具磨损,延长刀具寿命.其钻削性能优于TiN、TiAlN涂层,明显优于未涂层.2 230 r/min为CrN涂层的最佳切削转速,经工艺优化后的CrN涂层钻头平均寿命约为未涂层钻头的5倍,其破损机制属于粘着磨损.     

等离子体化学气相沉积TjN高温耐磨性及磨损机理的研究

用PCVD法在高速钢基体上沉积TiN,针-盘试验法研究了涂层材料的高温耐磨性。结果表明:HSS+PCVD TiN具有好的高温耐磨性。磨损机理的研究表明:涂层失效主要由机械作用和环境因素共同作用所致。表面氧化物的形成提高耐磨性,其形成机制是TiO的直接氧化。     

碳源浓度对金刚石薄膜涂层刀具性能的影响

用热丝ＣＶＤ法,以丙酮为碳源,在ＷＣ－Ｃｏ硬质合金衬底上沉积金刚石薄膜,研究了碳源浓度对金刚石薄膜涂层刀具性能的影响,结果表明,碳源浓度对金刚石涂层薄膜质量、形貌和粗糙度、薄膜与衬底间的附着力、刀具的耐用度用度发削性能有显著影响,合理控制碳源浓度对获得实用化的在硬质合金刀具基础上沉积高附着强度、低粗糙度金刚石薄膜的新技术具有重要的意义。     

CVD金刚石涂层工艺对硬质合金立铣刀铣削CFRP性能的影响

传统硬质合金刀具铣削碳纤维复合材料（CFRP）时磨损严重,需在其上沉积金刚石薄膜涂层。在相同的硬质合金立铣刀基体上,改变沉积工艺,获得3种分别覆有粗晶、细晶和复合晶等不同CVD金刚石薄膜的刀具。用扫描电镜观察分析3种涂层的表面形貌。在相同条件下,用3种刀具切削CFRP并分析其刀具磨损机理。结果表明:复合晶工艺的金刚石涂层硬质合金立铣刀耐磨性最好、使用寿命最长,约为粗晶金刚石涂层铣刀的1.35倍、细晶金刚石涂层铣刀的1.59倍,更适合于CFRP材料的铣削加工。      

化学气相沉积TiC、TiN及TiC—TiN层与高速钢及合金工具的结合力

用化学气相沉积法在高速钢及合金工具钢上沉积TiC、TiN单相及TiC—TiN复相。研究了关于沉积层与基体材料的结合力、耐磨性及应用于工具时的工具寿命等特性。证明化学气相沉积法在基体材料上可均匀地沉积各种沉积层。     

脉冲偏压电弧离子镀Ti/TiN纳米多层薄膜的结构与硬度

采用脉冲偏压电弧离子镀设备在高速钢基体上沉积Ti／TiN纳米多层硬质薄膜,通过仅改变偏压幅值的方法进行对比实验。XRD分析和薄膜断截面SEM形貌显示出薄膜的纳米多层组织结构;硬度测试表明纳米多层薄膜硬度随脉冲偏压升高而升高。在-900V时超过同等条件制备的TiN单层薄膜,硬度高达34．1GPa;分析表明硬度的提高主要与脉冲偏压工艺对薄膜组织的改善有关;用脉冲偏压电弧离子镀可以制备纳米多层硬质薄膜,并且在工艺控制上相对简单。     

Ti-Si-N纳米复相薄膜及Si含量对脉冲直流PCVD镀膜质量的影响

用工业型脉冲直流等离子体增强化学气相沉积(PCVD)设备，在高速钢(W18Cr4V)表面沉积Ti-Si-N三元薄膜，研究了不同N2流量对薄膜组织及性能的影响，结果表明：随N2流量增大，膜层沉积速率及膜层中Si含量减少，薄膜组织趋于致密，膜层颗粒尺寸明显减小，划痕法临界载荷和显微硬度显著增加，硬度最高可达50GPa以上。研究发现，对应N2流量，薄膜相组成发生变化，依次存在有TiN／a-Si3N4／Si，TiN／a—Si3N4／TiSi2／Si，TiN／a—Si3N4／TiSi2三种相组成形式，分析认为，低N2或高Si效果不佳的原因在于直流PCVD是以工件为阴极，膜层中过多的Si3N4和Si将严重劣化阴极的电导性，致使膜层疏松，说明脉冲直流PCVD与射频PCVD存在很大的区别。