多弧離子鍍技術制備TiN基納米復合多層膜及其性能研究
發(fā)布時間：2021-07-11 09:28
以TiN為代表的硬質涂層,因具有高硬度、好的耐磨性和化學穩(wěn)定性等優(yōu)點,常被用作機械加工中的刀具、模具的表面改性材料,應用十分廣泛。然而近年來快速發(fā)展的干式切削、高速切削等新型切削工藝,往往需要涂層刀具在高溫、重載荷和高的沖擊頻率等嚴苛的生產環(huán)境下工作,傳統的TiN薄膜已不能滿足現代切削工藝的性能要求。為提升薄膜性能,人們通過多層化的方式將TiN薄膜調制成具有界面效應和層間耦合效應的納米多層膜,通過多元化的方式制備了多元合金化或超晶格結構的納米復合膜。為結合兩種涂層的優(yōu)點,本文采用多弧離子鍍技術在硬質合金襯底上制備了三種不同膜層成分的TiN基納米復合多層膜:Ti/TiN、TiCu/TiN-Cu和CrN/TiN-Cu納米復合多層膜。本文系統的研究了三種復合膜層的調制周期（∧）對TiN基納米復合多層膜微觀結構和力學性能的影響,并對三種薄膜的膜層材料進行了對比分析,研究了膜層成分差異對薄膜性能的影響。研究結果如下:（1）制備了調制周期在5nm～40nm范圍的五組Ti/TiN納米多層膜,研究了調制周期對多層膜力學性能的影響,并討論了納米尺度下Ti/TiN納米多層膜的超硬效應。實驗結果表明:制備的...
【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：72 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－２?ＣＶＤ設備原理示意圖??
圖１－３磁控濺射的腔體示意圖（１－氬氣，２－反應氣體，３－靶材，４－樣品架，５－抽氣系統）??１．３．２．２磁控濺射??磁控濺射是制備硬質涂層的一種重要手段，設備的工作原理圖見圖１－３。其工??作原理是在穩(wěn)定的高真空環(huán)境下，通過陰陽極之間產生的輝光放電將介質氣體??（一般是氬氣）電離，其中帶正電荷的離子在電場的作用下加速向靶材方向運動，??與陰極靶材撞擊，從金屬靶逐漸除去涂層材料。將反應氣體送入腔室，電離的金??屬和氣體顆粒在襯底表面反應并最終成膜。在沉積過程中，旋轉基板以確保各處??的涂層厚度均勻。為了提高靶材利用率和濺射速率，人們設計發(fā)明了非平衡磁控??濺射技術。該技術通過人為的提高或降低某個磁極的磁通量，造成磁控濺射靶的??磁場的不平衡，大大的提高了鍍膜區(qū)域的等離子體密度，從而改善了鍍膜質量，??提高了?３０？４０％的靶材利用率和濺射速率。磁控濺射制備的硬質涂層質量高
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【參考文獻】：
期刊論文
[1]Cu對AlN/TiN-Cu復合多層膜微觀結構和力學性能的影響[J]. 劉進,勞遠俠,汪淵. 金屬學報. 2017(04)
[2]Cr基及其化合物過渡層對TiCN涂層性能的影響[J]. 李方正,王昆侖,趙繼鳳,鄭小燕,辛艷青,楊田林. 中國表面工程. 2017(02)
[3]離子鍍硬質裝飾膜的發(fā)展與現狀[J]. 李福球,林松盛,林凱生. 電鍍與涂飾. 2016(15)
[4]脈沖偏壓占空比和放置狀態(tài)對大顆粒分布規(guī)律的影響[J]. 魏永強,劉建偉,文振華,蔣志強,田修波. 熱加工工藝. 2015(04)
[5]基體放置狀態(tài)與脈沖偏壓幅值對大顆粒形貌和分布的影響[J]. 魏永強,魏永輝,蔣志強,田修波. 真空科學與技術學報. 2014(10)
[6]Cu含量對脈沖偏壓電弧離子鍍TiN-Cu納米復合薄膜硬度的影響[J]. 魏科科,林菁菁,張林,韓克昌,林國強. 真空. 2013(03)
[7]陶瓷硬質納米多層膜研究進展[J]. 孔明,岳建嶺,李戈揚. 無機材料學報. 2010(02)
[8]磁控濺射TiN/Cu-Zn納米多層膜腐蝕和抗菌性能研究[J]. 韋春貝,鞏春志,田修波,楊士勤. 真空科學與技術學報. 2010(01)
[9]TiN/Ti多層膜韌性對摩擦學性能的影響[J]. 龔海飛,邵天敏. 材料工程. 2009(10)
[10]超硬納米多層膜致硬機理研究[J]. 杜會靜,田永君. 無機材料學報. 2006(04)
博士論文
[1]硬質納米多層膜的微結構與超硬效應[D]. 岳建嶺.上海交通大學 2008
本文編號：3277822
【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：72 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－２?ＣＶＤ設備原理示意圖??
圖１－３磁控濺射的腔體示意圖（１－氬氣，２－反應氣體，３－靶材，４－樣品架，５－抽氣系統）??１．３．２．２磁控濺射??磁控濺射是制備硬質涂層的一種重要手段，設備的工作原理圖見圖１－３。其工??作原理是在穩(wěn)定的高真空環(huán)境下，通過陰陽極之間產生的輝光放電將介質氣體??（一般是氬氣）電離，其中帶正電荷的離子在電場的作用下加速向靶材方向運動，??與陰極靶材撞擊，從金屬靶逐漸除去涂層材料。將反應氣體送入腔室，電離的金??屬和氣體顆粒在襯底表面反應并最終成膜。在沉積過程中，旋轉基板以確保各處??的涂層厚度均勻。為了提高靶材利用率和濺射速率，人們設計發(fā)明了非平衡磁控??濺射技術。該技術通過人為的提高或降低某個磁極的磁通量，造成磁控濺射靶的??磁場的不平衡，大大的提高了鍍膜區(qū)域的等離子體密度，從而改善了鍍膜質量，??提高了?３０？４０％的靶材利用率和濺射速率。磁控濺射制備的硬質涂層質量高
＼Ｉ－Ｂ??Ｌ?■土￣￣ｒ５??圖１－３磁控濺射的腔體示意圖（１－氬氣，２－反應氣體，３－靶材，４－樣品架，５－抽氣系統）??１．３．２．２磁控濺射??磁控濺射是制備硬質涂層的一種重要手段，設備的工作原理圖見圖１－３。其工??作原理是在穩(wěn)定的高真空環(huán)境下，通過陰陽極之間產生的輝光放電將介質氣體??（一般是氬氣）電離，其中帶正電荷的離子在電場的作用下加速向靶材方向運動，??與陰極靶材撞擊，從金屬靶逐漸除去涂層材料。將反應氣體送入腔室，電離的金??屬和氣體顆粒在襯底表面反應并最終成膜。在沉積過程中，旋轉基板以確保各處??的涂層厚度均勻。為了提高靶材利用率和濺射速率，人們設計發(fā)明了非平衡磁控??濺射技術。該技術通過人為的提高或降低某個磁極的磁通量，造成磁控濺射靶的??磁場的不平衡
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Cu對AlN/TiN-Cu復合多層膜微觀結構和力學性能的影響[J]. 劉進,勞遠俠,汪淵. 金屬學報. 2017(04)
[2]Cr基及其化合物過渡層對TiCN涂層性能的影響[J]. 李方正,王昆侖,趙繼鳳,鄭小燕,辛艷青,楊田林. 中國表面工程. 2017(02)
[3]離子鍍硬質裝飾膜的發(fā)展與現狀[J]. 李福球,林松盛,林凱生. 電鍍與涂飾. 2016(15)
[4]脈沖偏壓占空比和放置狀態(tài)對大顆粒分布規(guī)律的影響[J]. 魏永強,劉建偉,文振華,蔣志強,田修波. 熱加工工藝. 2015(04)
[5]基體放置狀態(tài)與脈沖偏壓幅值對大顆粒形貌和分布的影響[J]. 魏永強,魏永輝,蔣志強,田修波. 真空科學與技術學報. 2014(10)
[6]Cu含量對脈沖偏壓電弧離子鍍TiN-Cu納米復合薄膜硬度的影響[J]. 魏科科,林菁菁,張林,韓克昌,林國強. 真空. 2013(03)
[7]陶瓷硬質納米多層膜研究進展[J]. 孔明,岳建嶺,李戈揚. 無機材料學報. 2010(02)
[8]磁控濺射TiN/Cu-Zn納米多層膜腐蝕和抗菌性能研究[J]. 韋春貝,鞏春志,田修波,楊士勤. 真空科學與技術學報. 2010(01)
[9]TiN/Ti多層膜韌性對摩擦學性能的影響[J]. 龔海飛,邵天敏. 材料工程. 2009(10)
[10]超硬納米多層膜致硬機理研究[J]. 杜會靜,田永君. 無機材料學報. 2006(04)
博士論文
[1]硬質納米多層膜的微結構與超硬效應[D]. 岳建嶺.上海交通大學 2008
本文編號：3277822
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