低温化学气相沉积TiN及其应用

本文主要介绍一种化学气相沉积氮化钛涂层的新方法，该涂层是采用亚氯化钛和氨在低压和４５０℃－６５０℃的条件下获得的，在沉积室中反应形成的。此法获得的ＴｉＮ涂层有良好的表面结合力以及抗蚀和耐腐性能，文中除对其工序与涂层性能予以介绍外还着热处重说明它在塑料工业模具听应用。     

辅助外加热方式直流等离子体化学气相沉积TiN的研究

1 引 言 单纯靠离子轰击加热的直流等离子体化学沉积 TiN在刀具、刃具及各种耐磨工件上的应用已取得良 好的结果,就其工艺而言,由于影响离子轰击的因素 很多造成工艺参数控制复杂,重复性差,温度不均匀等缺点。90年代起本所开始采用了辅助外加热方式沉积技术,改变了单纯依靠离子轰击加热而带来了弊端。将反应时等离子体放电强度与放电工件温度分离,从而提高了工艺的稳定性。同时德国的Gunther等人用     

TiN涂层性能的分析与测定

测定并分析了用PCVD法获得的TiN涂层内的残余应力、涂层的抗变形性以及涂层的耐磨性。实验结果表明,TiN涂层内有残余应应力存在,在一定的变形力作用下,涂层将发生脆性断裂,TiN涂层的耐磨性是45°淬火钢的24倍。TiN涂层这些特性为它的应用奠定了基础。     

等离子体沉积TiN涂层的组织特性

本文研究了将TiCl_4,N_2,H_2混合气体在钢和玻璃等基体表面进行等离子体辅助化学气相沉积的TiN涂层。结果表明:TiN涂层的密度和晶性受射频放电功率密度的影响;且X射线衍射显示,随着射频放电功率密度的增加而增强薄膜的(200)取向;用扫描电镜观察薄膜显示此时的TiN薄膜的粒状组织更加致密。随着射频放电功率密度的增加,涂层显微硬度增加到最大值后下降,这种影响可归结于薄膜中氯化物含量;当氯化物含量最低时,显微硬度最大。     

离子束辅助沉积TiN膜的摩擦学特性

用ＸＰＳ，ＡＥＳ和ＸＲＤ分析厚约２μｍ离子束辅助沉积ＴｉＮ膜的成分和结构，实验表明：膜的表面成分主要是ＴｉＯ２，膜内是轻微择优取向晶粒较细ＴｉＮ。膜与衬底的界面存在混合区。用阶梯加载法测定润滑条件下ＧＣｒ１５钢与ＴｉＮ膜对磨时的临界载荷－速度关系。试验发现ＴｉＮ膜可显著扩大边界润滑区，承受较大载荷而不致发生擦伤。     

PCVD方法沉积TiN的放电光谱研究

运用发射光谱对等离子体化学气相沉积（ＰＣＶＤ）在钢基片上沉积ＴｉＮ的研究表明：放电气氛中存在多种类型的粒子，涂层的生长直接依赖于Ｔｉ＾＋的浓度；而气相ＴｉＮ的出现将导致产生鳞片状，疏松的涂层，降低ＴｉＮ涂层的硬度。     

内表面等离子体增强化学气相沉积TiN涂层研究

介绍了一种新型等离子体增强化学气相沉积内表面复合处理系统.利用此系统沉积TiN涂层的结果表明,φ100 mm×1000 mm 316不锈钢管内表面沉积涂层相对均匀,且具有较好的表面特性和机械特性.     

脉冲高能量密度等离子体沉积氮化钛膜的结合强度

本文用脉冲高能量密度等离子体技术，在室温条件下，成功地在ＧＣｒ１５钢表面沉积了性能良好的氮化钛薄膜，用自动划痕试验仪测量了氮化钛薄膜的结合强度，研究结果表明：表征薄膜结合强度的临界载荷有相当高的值；氮化钛薄膜的临界载荷随脉冲轰击次数，内外电极的电压变化而变化，对沉积膜结合强度的这些变化给予了理论的解释与讨论。     

等离子体化学气相沉积TiN膜的研究

采用直流等离子体化学气相沉积技术,在高速钢、Si(100)和Si(111)基体上沉积TiN膜,并对膜的晶体结构、表面形貌、断口结构、显微硬度、氯含量等进行了测定和分析,部分样品进行了二次离子质谱(SIMS)、Auger谱(AES)和X光光电子谱(ESCA)等分析.试验表明:在不同基材上沉积的TiN膜,只要沉积参数相同,膜的结构和性能都相同.在沉积温度500℃左右,TiN膜的生长方式有一转变,即可能是由层生长转变为岛状生长.直流PCVD法生成的TiN膜,其N:Ti≈1:1,有强的(200)织构,膜与基体间有较宽的共混区,因而结合强度高和耐磨性好,适于用作耐磨镀层.     

电火花沉积反应合成TiN增强金属基复合涂层

利用自制的电火花沉积充气密闭式保护装置和DZ-1400型电火花沉积机,以工业纯钛TA2为电极,以工业纯氮为保护气和反应气,在45钢试件表面上电火花沉积反应合成制备了TiN增强金属基陶瓷复合涂层.利用X射线衍射仪测定了涂层的物相组成,利用扫描电子显微镜观察分析了涂层的显微组织结构,利用硬度仪测试了涂层的显微硬度,利用自制磨损试验装置对比了涂层与淬火W18Cr4V高速钢的耐磨性能.结果表明,涂层与基体结合致密,涂层主要由电极材料钛、原位自生的TiN和基体材料铁组成,涂层的平均显微硬度可达1 323 HV0.1,涂层具有较好的耐磨性.     

钛合金表面反应电火花沉积TiN/Ti复合涂层

利用自制的电火花沉积充气密闭式保护装置和DZ-1400型电火花沉积/堆焊机,以工业纯钛TA2为电极,以工业纯氮为保护气和反应气,在TC4钛合金表面上反应电火花沉积制备了TiN/Ti复合涂层.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子仪(XPS)分析了涂层的组织、物相和元素组成,利用显微硬度计测定了涂层的显微硬度,利用自制磨损试验装置对比涂层与淬火W18Cr4V高速钢的磨损性能.结果表明,涂层与基体形成良好的冶金结合,涂层主要由钛和反应合成的TiN组成,涂层的平均显微硬度可达1 388 HV0.1,是基体硬度的6倍以上,涂层具有较好的耐磨性.

Abstract：

TiN/Ti composite coating was deposited on TC4 titanium alloy substrate with the self-made special gas-filled-closed electric-spark deposition device and electric-spark deposition machine modeled DZ-1400, the industry pure titanium (TA2) was used as electrode and the industry pure nitrogen gas as shielding and reacting atmosphere. The microstructures, interfacial behavior, phase and element in the coatings were investigated by scanning electronic microscope, X-ray diffraction and X-ray photo spectrum. The microhardness of coatings was tested and its wear-resistance property was tested by the self-made abrasion machine and compared with Wi8Cr4V rapid steel treated by quenching. The results show that an excellent bonding between the coating and substrate is ensured by the strong metallurgical interface. The coatings are mainly composed of Ti and synthesized TiN. The highest microhardness of coating reaches to 1 388 HV0. 1, which is six times higher than that of the substrates. Wear resistance of the coatings is excellent.     

等离子体金属有机物化学气相沉积碳氮化钛

叙述了采用金属有机物钛酸四乙脂取代四氯化钛，运用ＰＣＶＤ外加法沉积Ｔｉ（ＣＮ）涂层，其显微硬度可达１６００ｋｇ／ｍｍ＾２，涂层结构仍为柱状晶。     

反应电火花沉积TiN/Ti复合涂层机理与性能

利用DZ-1400型电火花沉积/堆焊机,以工业纯钛TA2为电极,以工业纯氮为保护气和反应气,在TCA钛合金表面上制备了TiN/Ti复合涂层.用SEM、XRD、AES等仪器对涂层、物相、微观结构、元素组成及界面行为进行分析,测定了涂层的显微硬度,利用自制磨损试验机对比了涂层与淬火回火65Mn的磨损性能.结果表明,TiN/Ti复合涂层与基体形成良好的冶金结合,涂层主要由钛和反应合成的TiN、Ti2N相组成,组织致密、均匀、连续,涂层平均显微硬度可达1390HV0.1,约是基体硬度的6.3倍,涂层耐磨性良好.     

磁过滤等离子体制备TiN薄膜中沉积条件对薄膜织构的影响

在室温条件下,利用自行设计的平面"S"形磁过滤等离子体设备,在(111)面单晶硅上制备TiN薄膜,通过改变基底偏压和反应气体成分,即通过改变氮气和氩气的气体流量来改变沉积离子的能量和密度,从离子轰击的角度研究了沉积条件对TiN薄膜织构的影响.对薄膜的表面形貌进行观察,用(θ～2θ)和1.5°掠入射2种X射线衍射方法对薄膜晶体结构和晶面取向进行了分析,对薄膜进行了电子衍射研究.结果显示磁过滤等离子制备的TiN薄膜表面平整光滑,颗粒尺寸为20～70 nm,且基底偏压和氩气流量的增大促使薄膜发生(111)面的择优取向,且(111)晶面与膜表面平行,而在高氩气流量的情况下,(200)和(220)面在薄膜平面也发生了定向排列.     

铁基体等离子体增强磁控溅射离子镀Ti—Ti涂层的组织结构

利用等离子体增强磁控溅射离子镀，先在铁基体上镀一层很薄的钛中间层，继之沉积ＴｉＮ，对膜层进行俄歇电子能谱分析和透射电镜分析，结果表明，膜与基体之间有厚约５０ｎｍ的过渡层，膜基界面处有ＦｅＴｉ相，中间层与后继膜交接处Ｔｉ２Ｎ与α－Ｔｉ有取向关系。     

LD1模具材料沉积TiN涂层的最佳工艺

通过ＬＤ１模具材料多种参数沉积ＴｉＮ涂层的研究,得到一个最佳ＬＤ１钢ＴｉＮ涂层工艺,即在工件偏压,炉压一定的情况下,最佳的沉积温度和沉积时间,对提高ＬＤ１钢模具的表面质量和使用寿命具有重要的实际意义。