利用脈沖工藝改進(jìn)TiN薄膜組織性能的研究.pdf

1、PVD涂層技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展中最重要的基石之一，TiN涂層是目前應(yīng)用最多的涂層品種，廣泛應(yīng)用于刀具、模具、電子及裝飾等行業(yè)。成都工具研究所使用的CTI-830型鍍膜機(jī)采用的是熱陰極離子鍍技術(shù)，該技術(shù)涂覆的TiN薄膜具有表面光潔度好、膜層致密、硬度高等特點(diǎn)。
　　CTI-830型鍍膜機(jī)由于采用的是直流偏壓電源，并且只能進(jìn)行單一金屬化合物的涂層，產(chǎn)品質(zhì)量的提高工作遇到了瓶頸。為進(jìn)一步挖掘該設(shè)備的潛力，我們對(duì)其偏壓電源進(jìn)行了改造，采

2、用了直流附加脈沖式電源。并針對(duì)該電源，進(jìn)行了相應(yīng)的工藝改造。
　　我們通過在不同工藝段對(duì)涂層基體施加不同的直流和脈沖負(fù)偏壓，生產(chǎn)出不同的涂層樣品，并通過 X射線衍射（XRD）、劃痕檢測(cè)法、球磨法分別檢測(cè)出這些樣品TiN薄膜的擇優(yōu)取向、膜-基結(jié)合力和薄膜厚度等質(zhì)量指標(biāo)來指導(dǎo)下一步的工藝改進(jìn)方向。并利用外圓沖擊切削或螺紋車削檢測(cè)等方法來檢測(cè)不同涂層工藝下刀片的實(shí)際切削能力。最后，還通過橫截面形貌、顯微硬度、摩擦學(xué)特性等項(xiàng)目的測(cè)試比較了

3、不同涂層工藝下TiN薄膜的微觀特性。
　　通過多次實(shí)驗(yàn)，我們得到了現(xiàn)階段的最佳涂層工藝。在將該工藝應(yīng)用于實(shí)際的規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，我們又遇到了部分刀片刃口鈍化圓角過小的問題。針對(duì)該問題，我們又進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，并最終得到了針對(duì)成都工具研究所硬質(zhì)合金刀片實(shí)際加工水平的新涂層工藝。利用該工藝，我們達(dá)到了預(yù)期設(shè)想的質(zhì)量指標(biāo)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量、減少了廢品率、增加了生產(chǎn)效益。
　　通過這次工藝改進(jìn)試驗(yàn)工作，我們得到了以下結(jié)論：
　　1、靈活

4、地應(yīng)用脈沖技術(shù)對(duì)提高涂層的質(zhì)量大有幫助。
　　2、TiN涂層過程中，適當(dāng)提高基體的負(fù)偏壓，有利于提高TiN薄膜的沉積速率、增強(qiáng)膜-基結(jié)合力，并有利于 TiN薄膜向（111）方向生長(zhǎng)，有利于提高涂層時(shí)離子的表面遷移率水平。但過高的基體平均負(fù)偏壓也會(huì)造成TiN薄膜組織疏松，并降低TiN薄膜的沉積速率。
　　3、適當(dāng)提高基體的涂層溫度有也利于提高 TiN薄膜的沉積速率、增強(qiáng)膜-基結(jié)合力。但溫度過高，會(huì)使 TiN柱狀晶生長(zhǎng)過快，造成