本文關(guān)鍵詞：高功率脈沖磁控濺射CrN、AlCrN和AlCrSiN涂層的制備研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：涂層作為硬質(zhì)合金刀具最外面的保護(hù)層,可以減小刀具與工件之間的摩擦,提高刀具的耐磨性,使得刀具壽命得到提升,從而降低加工成本。目前,物理涂層技術(shù)中磁控濺射和離子鍍膜是硬質(zhì)合金刀具涂層中較流行的技術(shù)。高功率脈沖磁控濺射技術(shù)(High Power Impulse Magnetron Sputtering,HIPIMS)既可以擁有傳統(tǒng)磁控濺射的較低溫度制備涂層、涂層內(nèi)部液滴可控和表面粗糙度好等的優(yōu)點(diǎn),也能擁有電弧離子鍍的沉積速率高,涂層的結(jié)合強(qiáng)度好等優(yōu)點(diǎn),具有很大的發(fā)展?jié)摿�。本文主要基于HIPIMS對(duì)常見(jiàn)PVD涂層(CrN、AlCrN和AlCrSiN涂層)的制備,系統(tǒng)研究了不同HIPIMS參數(shù)(功率,頻率,基體偏壓等)對(duì)HIPIMS靶工作狀態(tài),涂層生長(zhǎng)特性,涂層組織結(jié)構(gòu)及涂層性能的影響。主要結(jié)論如下：(1) HIPIMS制備CrN涂層：隨著偏壓的增加,CrN涂層的柱狀晶由粗大變得細(xì)小,晶粒也從粗變�。黄珘涸黾拥�-200V時(shí),無(wú)明顯的柱狀晶,表面是火山口狀的特征。在-30V、-60V和-100V偏壓下,擇優(yōu)取向主要是CrN(200)：在-150V和-200V時(shí),CrN涂層的主要衍射峰形寬而彌散。硬度、楊氏模量和內(nèi)應(yīng)力,都是隨著偏壓的增大而逐步上升的,都在-150V時(shí)達(dá)到最大值,然后降低。在洛氏壓痕上的表現(xiàn)都是HF1；在納米劃痕測(cè)試中,不同基體偏壓的表現(xiàn)都有所差異,但Lc最低也有56N。平均摩擦系數(shù)(室溫)在0.5-0.75。CrN涂層在加工PCB板上的表現(xiàn),在小批量的測(cè)試中,涂層的微鉆表現(xiàn)性能比不涂層的耐磨一些。(2) HIPIMS制備AlCrN涂層：隨著偏壓的增加,AlCrN涂層的柱狀晶由粗大變得細(xì)小,晶粒也從粗變小；偏壓增加到-100V時(shí),晶粒細(xì)化很好,表面質(zhì)量好；偏壓再升高,晶粒再生長(zhǎng),柱狀晶又重新長(zhǎng)大了。AlCrN涂層出現(xiàn)了明顯的CrN衍射峰,其擇優(yōu)取向?yàn)镃rN (111), CrN (200)和CrN(220)。硬度和楊氏模量都是隨著偏壓的增大而逐步上升的,都在-100V和-150V時(shí)達(dá)到最大值,此時(shí)的彈性變形能力和抗塑性變形能力也最佳。涂層的內(nèi)應(yīng)力也有同樣的規(guī)律體現(xiàn),并且表現(xiàn)的都是壓應(yīng)力。(3) HIPIMS制備AlCrSiN涂層：由于在不同基體偏壓或者不同頻率下,AlCrSiN涂層的Si含量都超過(guò)了13%,幾乎全部都是無(wú)定型的晶體狀態(tài)。硬度和楊氏模量都是隨著偏壓的增大而逐步上升的,-100V時(shí)達(dá)到最大值,但此時(shí)的彈性變形能力和抗塑性變形能力也最差；涂層的內(nèi)應(yīng)力也有同樣的規(guī)律體現(xiàn),并且表現(xiàn)的都是壓應(yīng)力。不同頻率的AlCrSiN一樣都是壓應(yīng)力,隨著頻率的增大,應(yīng)力先升高后再逐步降低；與不同偏壓時(shí)的AlCrSiN不同,涂層的硬度沒(méi)有隨著頻率規(guī)律變化。在結(jié)合力方面的表現(xiàn)非常差。
【關(guān)鍵詞】：高功率脈沖磁控濺射 CrN AlCrN AlCrSiN 偏壓 頻率
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-25
• 1.1 課題研究背景及其意義12-13
• 1.2 刀具涂層的發(fā)展概況13-14
• 1.3 化學(xué)氣相沉積法制備刀具涂層14-15
• 1.4 物理氣相沉積法制備刀具涂層15-19
• 1.4.1 傳統(tǒng)的物理氣相沉積法15-17
• 1.4.2 高功率脈沖磁控濺射法17-19
• 1.5 刀具涂層材料的發(fā)展19-24
• 1.5.1 CrN涂層的發(fā)展21
• 1.5.2 AlCrN涂層的發(fā)展21-22
• 1.5.3 AlCrSiN涂層的發(fā)展22-24
• 1.6 本課題來(lái)源與主要研究?jī)?nèi)容24-25
• 1.6.1 課題來(lái)源24
• 1.6.2 主要研究?jī)?nèi)容24-25
• 第二章 涂層的制備及分析測(cè)試方法25-39
• 2.0 技術(shù)路線25
• 2.1 鍍膜設(shè)備的選擇25-28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備28-29
• 2.2.1 材料選擇28-29
• 2.2.2 鍍膜前處理29
• 2.3 涂層結(jié)構(gòu)和成分的表征方法29-31
• 2.4 涂層的力學(xué)性能分析31-37
• 2.5 CrN的鉆削實(shí)驗(yàn)37-39
• 第三章 高功率脈沖磁控濺射制備CrN涂層39-66
• 3.1 引言39
• 3.2 在不同參數(shù)下HIPIMS Cr靶的脈沖電流變化39-46
• 3.3 不同基體偏壓的CrN涂層制備46-48
• 3.4 結(jié)果與討論48-64
• 3.5 本章小結(jié)64-66
• 第四章 高功率脈沖磁控濺射制備AlCrN涂層66-80
• 4.1 引言66
• 4.2 在不同參數(shù)下HIPIMS AlCr靶的脈沖電流變化66-71
• 4.3 不同基體偏壓的AlCrN涂層制備71
• 4.4 結(jié)果與討論71-79
• 4.5 本章小結(jié)79-80
• 第五章 高功率脈沖磁控濺射制備AlCrSiN涂層80-104
• 5.1 引言80
• 5.2 不同參數(shù)下HIPIMS AlCrSiN靶的脈沖電流變化80-87
• 5.3 不同基體偏壓和頻率的AlCrSiN涂層制備87-88
• 5.4 結(jié)果與討論88-102
• 5.4.1 不同基體偏壓對(duì)AlCrSiN涂層的影響88-95
• 5.4.2 不同頻率對(duì)AlCrSiN涂層的影響95-102
• 5.5 本章小結(jié)102-104
• 結(jié)論與展望104-107
• 參考文獻(xiàn)107-114
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文114-116
• 致謝116

【相似文獻(xiàn)】

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1 付貴忠;孔德軍;張壘;葉存冬;;陰極弧離子鍍AlCrN涂層原子力顯微鏡分析[J];真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào);2014年05期

2 ;[J];;年期

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1 朱e，

本文編號(hào)：268329