離子鍍膜機真空機組設(shè)計及涂層工藝研究.pdf

1、為提高切削刀具的耐磨性、耐蝕性以及使用壽命,常在刀具表面涂一層硬質(zhì)薄膜來滿足使用。采用離子鍍膜機制備刀具薄膜是薄膜制備的一種重要方法,在刀具行業(yè)應(yīng)用廣泛。薄膜通常是在高真空環(huán)境下制備的,因此高真空環(huán)境的獲得對于離子鍍膜機尤為重要。
　　本文首先簡單介紹了真空技術(shù)基本知識,以及幾種常用真空獲得設(shè)備的結(jié)構(gòu)和原理。通過分析比較各種真空泵的優(yōu)缺點,結(jié)合離子鍍膜機對真空度的要求,制定了真空系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。通過流導(dǎo)、抽氣速率的具體計算,確

2、定了以擴散泵為主泵,前級泵為羅茨泵+機械泵的高真空機組。經(jīng)過實際測試,結(jié)果證明了該設(shè)計方案的可行性。
　　在離子鍍膜機中成功制備了TiAlN薄膜,研究了不同的Al靶電流對薄膜性能的影響。通過顯微硬度儀、劃痕儀、金相顯微鏡、XRD、SEM和EDS等儀器分別對薄膜的硬度、結(jié)合力、表面形貌、物相、斷口形貌等主要性能進行了測試分析。結(jié)果表明,制備出的樣品的宏觀顏色受Al靶電流的影響,呈現(xiàn)出不同的顏色,隨Al靶電流的增大由黃紅色漸變?yōu)楹谏?/p>

3、顯微硬度和結(jié)合力測試表明,薄膜的最高硬度為2893HV,最大結(jié)合力達到75N。金相觀察可看出薄膜表面大致平整,但都有尺寸不一的凹坑,隨Al靶電流的增加,薄膜表面變得較為光滑,但當(dāng)Al靶電流為22A時,薄膜的表面粗糙度又增大。XRD表明Al靶電流較小時,只出現(xiàn)TiN相;當(dāng)Al靶電流提高到18A時出現(xiàn)了Ti3AlN相,說明Al靶電流的大小決定了沉積到基體表面的Al原子的能量,Al原子的能量只有超過某一臨界值時,才可以置換TiN中的Ti原子。