多弧离子镀技术制备TiN基纳米复合多层膜及其性能研究
发布时间：2021-07-11 09:28
以TiN为代表的硬质涂层,因具有高硬度、好的耐磨性和化学稳定性等优点,常被用作机械加工中的刀具、模具的表面改性材料,应用十分广泛。然而近年来快速发展的干式切削、高速切削等新型切削工艺,往往需要涂层刀具在高温、重载荷和高的冲击频率等严苛的生产环境下工作,传统的TiN薄膜已不能满足现代切削工艺的性能要求。为提升薄膜性能,人们通过多层化的方式将TiN薄膜调制成具有界面效应和层间耦合效应的纳米多层膜,通过多元化的方式制备了多元合金化或超晶格结构的纳米复合膜。为结合两种涂层的优点,本文采用多弧离子镀技术在硬质合金衬底上制备了三种不同膜层成分的TiN基纳米复合多层膜:Ti/TiN、TiCu/TiN-Cu和CrN/TiN-Cu纳米复合多层膜。本文系统的研究了三种复合膜层的调制周期（∧）对TiN基纳米复合多层膜微观结构和力学性能的影响,并对三种薄膜的膜层材料进行了对比分析,研究了膜层成分差异对薄膜性能的影响。研究结果如下:（1）制备了调制周期在5nm～40nm范围的五组Ti/TiN纳米多层膜,研究了调制周期对多层膜力学性能的影响,并讨论了纳米尺度下Ti/TiN纳米多层膜的超硬效应。实验结果表明:制备的...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２?ＣＶＤ设备原理示意图??
图１－３磁控溅射的腔体示意图（１－氩气，２－反应气体，３－靶材，４－样品架，５－抽气系统）??１．３．２．２磁控溅射??磁控溅射是制备硬质涂层的一种重要手段，设备的工作原理图见图１－３。其工??作原理是在稳定的高真空环境下，通过阴阳极之间产生的辉光放电将介质气体??（一般是氩气）电离，其中带正电荷的离子在电场的作用下加速向靶材方向运动，??与阴极靶材撞击，从金属靶逐渐除去涂层材料。将反应气体送入腔室，电离的金??属和气体颗粒在衬底表面反应并最终成膜。在沉积过程中，旋转基板以确保各处??的涂层厚度均匀。为了提高靶材利用率和溅射速率，人们设计发明了非平衡磁控??溅射技术。该技术通过人为的提高或降低某个磁极的磁通量，造成磁控溅射靶的??磁场的不平衡，大大的提高了镀膜区域的等离子体密度，从而改善了镀膜质量，??提高了?３０？４０％的靶材利用率和溅射速率。磁控溅射制备的硬质涂层质量高
＼Ｉ－Ｂ??Ｌ?■土￣￣ｒ５??图１－３磁控溅射的腔体示意图（１－氩气，２－反应气体，３－靶材，４－样品架，５－抽气系统）??１．３．２．２磁控溅射??磁控溅射是制备硬质涂层的一种重要手段，设备的工作原理图见图１－３。其工??作原理是在稳定的高真空环境下，通过阴阳极之间产生的辉光放电将介质气体??（一般是氩气）电离，其中带正电荷的离子在电场的作用下加速向靶材方向运动，??与阴极靶材撞击，从金属靶逐渐除去涂层材料。将反应气体送入腔室，电离的金??属和气体颗粒在衬底表面反应并最终成膜。在沉积过程中，旋转基板以确保各处??的涂层厚度均匀。为了提高靶材利用率和溅射速率，人们设计发明了非平衡磁控??溅射技术。该技术通过人为的提高或降低某个磁极的磁通量，造成磁控溅射靶的??磁场的不平衡
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cu对AlN/TiN-Cu复合多层膜微观结构和力学性能的影响[J]. 刘进,劳远侠,汪渊. 金属学报. 2017(04)
[2]Cr基及其化合物过渡层对TiCN涂层性能的影响[J]. 李方正,王昆仑,赵继凤,郑小燕,辛艳青,杨田林. 中国表面工程. 2017(02)
[3]离子镀硬质装饰膜的发展与现状[J]. 李福球,林松盛,林凯生. 电镀与涂饰. 2016(15)
[4]脉冲偏压占空比和放置状态对大颗粒分布规律的影响[J]. 魏永强,刘建伟,文振华,蒋志强,田修波. 热加工工艺. 2015(04)
[5]基体放置状态与脉冲偏压幅值对大颗粒形貌和分布的影响[J]. 魏永强,魏永辉,蒋志强,田修波. 真空科学与技术学报. 2014(10)
[6]Cu含量对脉冲偏压电弧离子镀TiN-Cu纳米复合薄膜硬度的影响[J]. 魏科科,林菁菁,张林,韩克昌,林国强. 真空. 2013(03)
[7]陶瓷硬质纳米多层膜研究进展[J]. 孔明,岳建岭,李戈扬. 无机材料学报. 2010(02)
[8]磁控溅射TiN/Cu-Zn纳米多层膜腐蚀和抗菌性能研究[J]. 韦春贝,巩春志,田修波,杨士勤. 真空科学与技术学报. 2010(01)
[9]TiN/Ti多层膜韧性对摩擦学性能的影响[J]. 龚海飞,邵天敏. 材料工程. 2009(10)
[10]超硬纳米多层膜致硬机理研究[J]. 杜会静,田永君. 无机材料学报. 2006(04)
博士论文
[1]硬质纳米多层膜的微结构与超硬效应[D]. 岳建岭.上海交通大学 2008
本文编号：3277822
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２?ＣＶＤ设备原理示意图??
图１－３磁控溅射的腔体示意图（１－氩气，２－反应气体，３－靶材，４－样品架，５－抽气系统）??１．３．２．２磁控溅射??磁控溅射是制备硬质涂层的一种重要手段，设备的工作原理图见图１－３。其工??作原理是在稳定的高真空环境下，通过阴阳极之间产生的辉光放电将介质气体??（一般是氩气）电离，其中带正电荷的离子在电场的作用下加速向靶材方向运动，??与阴极靶材撞击，从金属靶逐渐除去涂层材料。将反应气体送入腔室，电离的金??属和气体颗粒在衬底表面反应并最终成膜。在沉积过程中，旋转基板以确保各处??的涂层厚度均匀。为了提高靶材利用率和溅射速率，人们设计发明了非平衡磁控??溅射技术。该技术通过人为的提高或降低某个磁极的磁通量，造成磁控溅射靶的??磁场的不平衡，大大的提高了镀膜区域的等离子体密度，从而改善了镀膜质量，??提高了?３０？４０％的靶材利用率和溅射速率。磁控溅射制备的硬质涂层质量高
＼Ｉ－Ｂ??Ｌ?■土￣￣ｒ５??图１－３磁控溅射的腔体示意图（１－氩气，２－反应气体，３－靶材，４－样品架，５－抽气系统）??１．３．２．２磁控溅射??磁控溅射是制备硬质涂层的一种重要手段，设备的工作原理图见图１－３。其工??作原理是在稳定的高真空环境下，通过阴阳极之间产生的辉光放电将介质气体??（一般是氩气）电离，其中带正电荷的离子在电场的作用下加速向靶材方向运动，??与阴极靶材撞击，从金属靶逐渐除去涂层材料。将反应气体送入腔室，电离的金??属和气体颗粒在衬底表面反应并最终成膜。在沉积过程中，旋转基板以确保各处??的涂层厚度均匀。为了提高靶材利用率和溅射速率，人们设计发明了非平衡磁控??溅射技术。该技术通过人为的提高或降低某个磁极的磁通量，造成磁控溅射靶的??磁场的不平衡
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cu对AlN/TiN-Cu复合多层膜微观结构和力学性能的影响[J]. 刘进,劳远侠,汪渊. 金属学报. 2017(04)
[2]Cr基及其化合物过渡层对TiCN涂层性能的影响[J]. 李方正,王昆仑,赵继凤,郑小燕,辛艳青,杨田林. 中国表面工程. 2017(02)
[3]离子镀硬质装饰膜的发展与现状[J]. 李福球,林松盛,林凯生. 电镀与涂饰. 2016(15)
[4]脉冲偏压占空比和放置状态对大颗粒分布规律的影响[J]. 魏永强,刘建伟,文振华,蒋志强,田修波. 热加工工艺. 2015(04)
[5]基体放置状态与脉冲偏压幅值对大颗粒形貌和分布的影响[J]. 魏永强,魏永辉,蒋志强,田修波. 真空科学与技术学报. 2014(10)
[6]Cu含量对脉冲偏压电弧离子镀TiN-Cu纳米复合薄膜硬度的影响[J]. 魏科科,林菁菁,张林,韩克昌,林国强. 真空. 2013(03)
[7]陶瓷硬质纳米多层膜研究进展[J]. 孔明,岳建岭,李戈扬. 无机材料学报. 2010(02)
[8]磁控溅射TiN/Cu-Zn纳米多层膜腐蚀和抗菌性能研究[J]. 韦春贝,巩春志,田修波,杨士勤. 真空科学与技术学报. 2010(01)
[9]TiN/Ti多层膜韧性对摩擦学性能的影响[J]. 龚海飞,邵天敏. 材料工程. 2009(10)
[10]超硬纳米多层膜致硬机理研究[J]. 杜会静,田永君. 无机材料学报. 2006(04)
博士论文
[1]硬质纳米多层膜的微结构与超硬效应[D]. 岳建岭.上海交通大学 2008
本文编号：3277822
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