化學氣相沉積TiN薄膜工藝優(yōu)化及其性能研究.pdf

1、工模具行業(yè)對切削刀具、鉆頭的服役性能和壽命具有很高的要求，而化學氣相沉積法作為一種特殊表面強化技術在此領域得到了廣泛的應用。由于硬質合金具有良好的導熱性、高溫下的穩(wěn)定性等諸多優(yōu)點，所以在工具領域中一般將硬質合金作為化學氣相沉積基體。
　　 本論文主要針對原有的HT-CVD鍍膜工藝的不足，嘗試采用新的工藝在YG6硬質合金基材表面制備TiN硬質薄膜，并用X射線衍射、掃描電鏡、金相顯微鏡、顯微硬度儀和劃痕儀等各種材料測試方法對新工藝條

2、件下制得的TiN薄膜成分結構和主要性能進行綜合分析，再結合正交實驗設計方案得出該新工藝的最優(yōu)工藝參數(shù)。
　　 從XRD圖譜分析可以得出，除TiN相和WC基體相以外，膜層中還存在TiCxNy相及脫碳相，表明在用HT-CVD法制備TiN過程中，發(fā)生了其他副反應，這些反應不僅能改變TiN涂層化學組成，還能改變涂層的顯微組織，從而影響涂層的性能。通過XRD圖譜上的晶面衍射峰強度的對比可以看出，本實驗條件下制的的CVD-TiN涂層的擇優(yōu)取

3、向為(220)晶面。
　　 從掃描電鏡的微觀形貌觀察發(fā)現(xiàn)，膜層表面粗糙不平，組織多表現(xiàn)為星形和錐狀組織，與(220)晶面的擇優(yōu)取向有關。溫度較低時得到的大多數(shù)是星型組織；隨溫度升高到1015℃，組織呈明顯的錐狀結構；溫度繼續(xù)升高到1050℃，細小均勻的錐狀組織變成粗大的錐狀和多面結構的混合組織。涂層斷面形貌知，涂層斷面組織都是垂直于基體方向長大呈棱柱狀，與(220)晶面的擇優(yōu)取向有關。
　　 由EDS分析可以看出，各涂層

4、中N/Ti比都接近1，隨工藝參數(shù)不同略有差異。對比各項性能，本實驗制得的TiN涂層的顯微硬度最高達2209，最低只有1403，但多數(shù)顯微硬度值都達到了2000HV，與N/Ti有密切聯(lián)系。膜基結合力在70N左右，膜厚在7～9μm間的試樣膜基結合力最高。抗彎強度經高溫化學氣相沉積處理后下降極為明顯，降幅約為30％。
　　 由正交分析和極差分析得出優(yōu)化后的工藝參數(shù)。重復試驗表明，優(yōu)化后的工藝較穩(wěn)定；切削實驗得出，由優(yōu)化后工藝所制備的試