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    表面强化处理-C表面气相沉积技术

    发表时间:2019-10-30 信息来源:www.dawnmsara.com 浏览次数:1064

     

    表面强化处理

    表面硬化

    B表面涂层技术

    C表面气相沉积技术

    在过去的十年中,表面气相沉积技术得到了飞速发展,在工具模具的表面上沉积了氮化和碳化等超硬涂层,可以有效地提高模具的使用寿命[63.65] 。气相沉积技术可分为物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)。物理气相沉积包括真空蒸发,离子镀和溅射,后两者是离子气相沉积。涂层的沉积在低压气体排放条件下进行。为了提高等离子体的增强效果,近年来出现了各种离子镀技术和溅射技术,有效地增加了等离子体密度并增加了高能电子的密度,从而改善了高能电子和金属。气相和反应气体。弹性碰撞的可能性增加了涂层颗粒到达基底的能量,并改善了涂层的质地和涂层的粘附性。

    化学气相沉积是通过真空下的高温化学反应在基底上生产金属或化合物的膜的方法。该方法的主要特征是涂层的成分是从通向反应室的气体中衍生的,并且必须通过底物与气体界面之间的催化剂相互作用来进行CV]反应。以TiC和TIN的沉积为例,介绍以下内容:

    CVI)TiC工艺的沉积TiCo可通过TIC14与甲烷(CH4)的直接反应用作载气和稀释气,以防止CH4过早分解成游离碳。当气体比率为TiC4: C=1:1时,可以获得化学计量上正确的TIC层,仅在此比率下,涂层才具有最高硬度。该项目可用的Tic层的反应温度应高于9000C,通常为950-C。

    在TIC的钢沉积中,初始TIC14与基体中的铁和碳原子发生反应:

    TiCl4(g)+ 2Fe(s)+ US)-TlC(s)+ 2FeC12(9)

    TiCl4(g)+ 2H2(g)+ C(s)-TiC(s)+ 4HC1(g)

    在沉积的早期阶段,基质中的碳含量在加速膜形成过程中起着重要作用。为了使TIC的形成良好,基质中的碳含量应为约1%,至少为0.5%。一旦达到几微米的厚度,碳就需要扩散穿过Tic层,从而减慢沉积速率。当时,碳是通过甲烷分解而提供的。通常,莱斯特型Cr12钢的沉积层的生长速率可以达到1-3 tim/h,碳钢为6-10 Jim。

    b CVI]沉积TiN工艺

    TiN的反应过程与Tic相似,只是用氮气代替反应气体中的甲烷。其反应公式为:

    TiCl4(g),2H2(g)十个1 N2(g)总TlN(s)+ 4HCl(g)

    该反应几乎可以在普通大气压下进行。温度高于700`C,一般为850°950°。沉积TiN时,开始时基体中的碳也起着重要作用,因为TiN沉积在由碳化物和氮化物组成的薄层上。开始时所需的碳仍从基材扩散到表面,基体产生约0.1 spxn的脱碳区。

    通常,反应温度高,并且反应时间取决于涂层的厚度。由于反应温度高,因此容易在基板与被覆层之间形成扩散层,因此接合力高,装置容易大型化,能够大量加工。但是,高温下的处理可能会引起诸如模具变形,晶粒长大和强度降低等问题。因此,通常需要在CV1处理后重新热处理。因此,国内外已经开发出等离子体化学气相沉积(PCVD)。等离子体增强CV法是通过在10-4Pa的低压气氛中通过辉光放电产生非平衡等离子体,并将反应温度降低至约500℃,从而扩大了该方法的使用范围。

    [出处:模具钢手册/陈在志,兰德(Lander)编辑。北京:冶金工业出版社,2002.3

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