本文關(guān)鍵詞：化學(xué)氣相沉積氮化釩涂層的基礎(chǔ)研究

  更多相關(guān)文章： 化學(xué)氣相沉積 氮化釩涂層 正交試驗(yàn) 熱力學(xué) 沉積速率

【摘要】：當(dāng)今科技的迅猛發(fā)展，材料的切削加工在制造行業(yè)的地位越發(fā)重要，而刀具在其中又扮演著最重要的角色，刀具性能的好壞直接影響到切削效率、加工成本等實(shí)際問題。傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具已經(jīng)不能滿足當(dāng)代發(fā)展要求，因此，現(xiàn)如今性能優(yōu)異的新型材料涂層刀具的研發(fā)變得尤為迫切。 本論文一方面是研究以V2O5、H2、N2為原材料，利用化學(xué)氣相沉積技術(shù)，在T12鋼鋸表面化學(xué)氣相沉積氮化釩涂層。對影響化學(xué)氣相沉積氮化釩涂層的主要工藝參數(shù)，進(jìn)行正交試驗(yàn)，制備出不同工藝參數(shù)條件下的氮化釩涂層試樣，對這些試樣進(jìn)行表征及性能測試，得出以下結(jié)論： (1)觀察SEM照片發(fā)現(xiàn)，氮化釩涂層試樣的表面分散著微小孔洞，孔徑在幾百納米左右，呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 (2)在衍射峰圖譜中，只出現(xiàn)了α-Fe峰和VN峰，沒有其它的雜質(zhì)峰出現(xiàn)，表明所制備的VN涂層試樣的純度比較高，α-Fe峰的出現(xiàn)是基體T12鋼的影響。VN微晶平均尺寸為34.36nm。 (3)制備的氮化釩涂層試樣中，除1#試樣最薄平均厚度為12.60μm，其次是2#試樣為15.77μm，其它試樣平均厚度在20μm左右。通過正交分析，得到薄涂層的較優(yōu)參數(shù)組合為：預(yù)保溫5min、沉積溫度900℃、沉積時(shí)間30min；得到厚涂層的較優(yōu)參數(shù)組合為：預(yù)保溫15min、沉積溫度1100℃、沉積時(shí)間90min。 (4)測試氮化釩涂層試樣的膜基結(jié)合力，得到臨界荷載Lcn值。1#試樣膜基結(jié)合強(qiáng)度最低為9.1N，5#試樣臨界荷載Lcn值最大為27.2N。要制得膜基結(jié)合強(qiáng)度高的VN涂層，通過正交分析，選擇較優(yōu)參數(shù)組合，參數(shù)組合為：預(yù)保溫10min、沉積溫度1000℃、沉積時(shí)間90min。 (5)測試氮化釩涂層試樣的粗糙度。1#、2#、3#試樣的粗糙度Ra值都小于2μm，其余VN涂層試樣的粗糙度Ra值都在2μm以上，6#試樣粗糙度Ra值最大為3.28μm。要得到較小粗糙度的VN涂層，通過正交分析，選擇較優(yōu)參數(shù)組合，參數(shù)組合為：預(yù)保溫5min、沉積溫度900℃、沉積時(shí)間60min。 (6)測試氮化釩涂層試樣的摩擦系數(shù)。制備的VN涂層試樣平均摩擦系數(shù)在0.3~0.5之間。要得到相對摩擦系數(shù)較高的VN涂層，通過正交分析，選擇較優(yōu)參數(shù)組合，參數(shù)組合為：預(yù)保溫15min、沉積溫度900℃、沉積時(shí)間60min。 (7)測試氮化釩涂層試樣的磨損量。1#、2#、3#試樣的磨損體積都在0.05mm3以上，磨損量很大，4#、5#、6#試樣的磨損體積有所減少，在0.05mm3~0.03mm3范圍之間，7#、8#、9#試樣的磨損體積較少，不超過0.02mm3。要制得磨損量低，耐磨性好的VN涂層，通過正交分析，選擇較優(yōu)參數(shù)組合，參數(shù)組合為：預(yù)保溫15min、沉積溫度1000℃、沉積時(shí)間90min。 (8)把VN涂層試樣放入3.5%氯化鈉水溶液中浸泡72h，研究其腐蝕行為。1#試樣減重量為2.5mg，腐蝕得最為嚴(yán)重，其次是2#試樣，減重量為1.8mg，其余的減重量都在1.5mg以下。要制得耐腐蝕性較好的VN涂層，通過正交分析，選擇較優(yōu)參數(shù)組合，參數(shù)組合為：預(yù)保溫10min、沉積溫度1100℃、沉積時(shí)間90min。 另一方面是從熱力學(xué)計(jì)算分析和沉積速率方面，簡要論述了化學(xué)氣相沉積氮化釩涂層的沉積機(jī)理。得出以下結(jié)論： (1)在943K~1600K溫度范圍內(nèi)，V2O5(g)+5H2(g)+N2(g)=2VN(s)+5H2O(g)標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)Δ GθT0，Δ GθT隨著溫度T的升高而升高，這表明溫度過高，，不利于反應(yīng)的進(jìn)行。 (2)化學(xué)氣相沉積VN涂層過程中，反應(yīng)溫度不同，沉積速率不同，在高溫區(qū)(1000℃以上)屬于氣相擴(kuò)散控制，而在低溫區(qū)(1000℃以下)沉積速率屬于表面反應(yīng)過程控制。在相同的反應(yīng)溫度條件下，試樣與V2O5的距離不同，沉積速率也不相同。
【學(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳愛智,張永振,陳躍,李鵬;鎳基WC陶瓷涂層的干滑動(dòng)摩擦磨損性能[J];兵器材料科學(xué)與工程;2002年05期

2 王建升;電火花沉積工藝及沉積層性能的研究[J];表面技術(shù);2005年01期

3 曲彥平;石嬌;楊愛寧;曲世超;;熱化學(xué)反應(yīng)法制備耐海水腐蝕陶瓷涂層及機(jī)理分析[J];表面技術(shù);2010年06期

4 李健,韋習(xí)成;物理氣相沉積技術(shù)的新進(jìn)展[J];材料保護(hù);2000年01期

5 楊昱,李英杰,許越;用溶膠-凝膠法制備保護(hù)涂層的研究進(jìn)展[J];材料保護(hù);2005年09期

6 袁武華,陳振華;多層噴射沉積技術(shù)的研究及進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2000年01期

7 董洪亮;李國軍;崔學(xué)軍;;高性能陶瓷涂層的制備技術(shù)與發(fā)展趨勢[J];材料導(dǎo)報(bào);2008年S2期

8 郭海明,舒武炳,喬生儒,白世鴻,孟國文;化學(xué)氣相沉積碳化鈦的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)研究[J];材料工程;1998年10期

9 王雄;陳白珍;肖文丁;彭虎;;微波加熱制備氮化釩工藝[J];稀有金屬材料與工程;2010年05期

10 李青,黃元龍;溶膠-凝膠法與金屬表面改性[J];電鍍與涂飾;1997年01期

本文編號(hào)：1261142