為提高切削刀具的耐磨性、耐蝕性以及使用壽命，常在刀具表面涂一層硬質(zhì)薄膜來滿足使用。采用離子鍍膜機(jī)制備刀具薄膜是薄膜制備的一種重要方法，在刀具行業(yè)應(yīng)用廣泛。薄膜通常是在高真空環(huán)境下制備的，因此高真空環(huán)境的獲得對(duì)于離子鍍膜機(jī)尤為重要。 本文首先簡單介紹了真空技術(shù)基本知識(shí)，以及幾種常用真空獲得設(shè)備的結(jié)構(gòu)和原理。通過分析比較各種真空泵的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合離子鍍膜機(jī)對(duì)真空度的要求，制定了真空系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。通過流導(dǎo)、抽氣速率的具體計(jì)算，確定了以擴(kuò)散泵為主泵，前級(jí)泵為羅茨泵+機(jī)械泵的高真空機(jī)組。經(jīng)過實(shí)際測試，結(jié)果證明了該設(shè)計(jì)方案的可行性。 在離子鍍膜機(jī)中成功制備了TiAlN薄膜，研究了不同的Al靶電流對(duì)薄膜性能的影響。通過顯微硬度儀、劃痕儀、金相顯微鏡、XRD、SEM和EDS等儀器分別對(duì)薄膜的硬度、結(jié)合力、表面形貌、物相、斷口形貌等主要性能進(jìn)行了測試分析。結(jié)果表明，制備出的樣品的宏觀顏色受Al靶電流的影響，呈現(xiàn)出不同的顏色，隨Al靶電流的增大由黃紅色漸變?yōu)楹谏�。顯微硬度和結(jié)合力測試表明，薄膜的最高硬度為2893HV，最大結(jié)合力達(dá)到75N。金相觀察可看出薄膜表面大致平整，但都有尺寸不一的凹坑，隨Al靶電流的增加，薄膜表面變得較為光滑，但當(dāng)Al靶電流為22A時(shí)，薄膜的表面粗糙度又增大。XRD表明Al靶電流較小時(shí)，只出現(xiàn)TiN相；當(dāng)Al靶電流提高到18A時(shí)出現(xiàn)了Ti3AlN相，說明Al靶電流的大小決定了沉積到基體表面的Al原子的能量，Al原子的能量只有超過某一臨界值時(shí)，才可以置換TiN中的Ti原子。掃描電鏡可以看到膜層呈柱狀晶生長。能譜分析表明膜層中的Al含量隨Al靶電流的增加而增大。
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TG173;TB75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1556971