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哪些因素影响氮化钛涂层性能?四点因素要注意

发布时间:2021-05-26

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氮化钛涂层(TiN)作为含钛涂层,以其高硬度、高耐磨性和良好的化学稳定性成为应用前景光明的涂层材料,在工模具行业得到广泛应用。并且,氮化钛涂层制备方法也较多,如多弧离子镀、磁控溅射镀膜技术等都可以制备氮化钛涂层。不过,在制备过程中,某些工艺参数会影响氮化钛涂层的性能与质量,需要工作人员注意。中迈德涂层科技总结氮化钛涂层性能影响因素分享给大家。

      一、温度
  温度是影响涂层性能优劣的一个重要工艺参数。沉积温度过高,沉积速率过快,涂层组织呈粗大枝状结晶,影响涂层的质量;而沉积温度过低,也容易形成多孔、疏松的沉积物,降低与基体的结合强度。因此,合理选择温度是获得厚度适中、显微组织呈致密柱状结晶的高质量涂层的必要条件。
  二、化学成分
  TiN涂层中N原子的相对含量对其性能有重要的影响,一般其硬度随x值的增大而增加,韧性随x值的增大而降低。当x<0.56时,其硬度随x值增大而增大;当x>0.56时,硬度则随x值增大而减小;弹性模量在x=0.6时约为610GPa,在x=1时约为540GPa,整体呈下降趋势。在低荷载(10N)时,各组分涂层显示出极好的摩擦学特性,摩擦系数和磨损量均很低,且随组分的变化不大;但随着荷载进一步增大,摩擦系数和磨损量都相应增大,且增大的幅度与涂层组分密切相关,一般随N含量的增加而减少。
氮化钛涂层
  三、气体配比
  在制备TiN涂层时,反应气体通常用CH4与N2,或者C2H2与N2的混合气体。这两种气体之间的相对比例对TiN涂层性能有一定的影响。随CH4:N2流量比的增大,涂层的硬度增大。随着混合气体中CH4比例的升高,TiCN涂层的硬度提高、耐磨性增强。并且,氮化钛涂层的硬度随着C2 H2:N2的增大而增大,随着比值的进一步增大,硬度又逐渐减小。
  四、涂层厚度
  TiN涂层厚度对其硬度的影响极大,涂层太薄,在外力作用下涂层容易变形剥落;涂层太厚,则处于高的应力状态,其抗变形、抗剥落能力将会下降,并且涂层容易变脆。通常单一硬质PVD或CVD涂层的厚度在1~10μm之间,多层涂层的单层厚度一般不超过5μm。
  在TiN涂层制备过程中,影响涂层厚度的因素是多方面的,如在多弧离子镀制备TiN涂层时,当工件与靶源的距离靠近涂层厚度将增大;随着镀层时间的延长涂层厚度将增大。通常在靶源数量、基体与靶源距离确定的情况下,可通过调整电弧电流及镀层时间来获得一定厚度的涂层。

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