TiCN yupqa filmlar tarkibi va xususiyatlari grafit maqsadli va titanium maqsadga muvofiq birgalikda porlash

TiITN ning nozik filmlari tuzilishi va xossalari grafit maqsadli va titan maqsadli birgalikda sputtering

TiCN nozik plyonkalari M2 yuqori tezkor po'latdan pastki qatlamda grafit maqsad va titan maqsadiga aralashgan azotli va argon atmosferasida titrlash orqali tayyorlangan. TiCN yupqa plyonkaning mikroyapı va tuzilishi ko'rish elektron mikroskopi va rentgen difraktometresi bilan tahlil qilingan. TiCN yupqa qatlamning qattiqligi nano-chiziqli asbob yordamida sinovdan o'tkazildi. TiCN yupqa kino va matritsaning kombinatsiyasi indentatsiya uslubi va chizish usuli bilan baholandi. Natijalar TiCN inshootidagi C atomlarining TiN katakchasida qattiq eritma ko'rinishida ekanligini, TiCN yupqa qatlamning yo'naltirilishi (111 ) kristalli sirt TiN nozik plyonkaga qaraganda zaifroq, TiCN yupqa plyonkaning sinishi uzoq blokli struktur bo'lib, uning transvers hajmi TiN nozik plyonkasidan kichikroq va TiCN yupqa qatlam yuzasi konkav va konveksdir. TiCN yupqa kino va matritsa orasidagi bog'lash kuchi 40N atrofida bo'lib, C atomida qattiq eritma mustahkamlash va TiCN yupqa qatlamda nozik kristal mustahkamlash ta'sir ko'rsatadi. TiCN nozik plyonkasining qattiqligi 20,3 TiN kinoidan 33,4 GPa gacha oshiriladi. TiCN filmi yaxshi antifriction ishlashga ega va TiCN kino mushtlarining xizmat muddati TiC kino mushtlariga va qoplamlanmagan tapalarga nisbatan 40Cr materialni tegizishda sezilarli darajada yaxshilanadi.

Zamonaviy kesish texnologiyasining jadal rivojlanishi kesuvchi asboblarning moddiy va xususiyatlariga yuqori talablar qo'ydi. Asbobning ishlashini yaxshilashning amaliy usullaridan biri, qattiq plyonkani asbob yuzasiga saqlashdir . TiN, TiC, TiCN va TiAlN qattiq filmi bir nechta asbob sirtini himoya qilish qatlamining dastlabki ko'rinishi bo'lib, mexanik himoya filmi sohasida hali keng qo'llaniladi. TiCN nozik plyonkalari yuqori qattiqlik va kam ishqalanish koeffitsienti tufayli kesish asboblari, qoliplari va aşınmaya chidamli qismlarida keng qo'llaniladi. TiCN yupqa plyonkalar, asosan, bug 'biriktirilishi, shu jumladan, kimyoviy bug'lanish birikmasi (CVD) va jismoniy bug'lanish birikmasi (PVD) bilan tayyorlanadi. 850 ℃ dan yuqori harorat temperaturasi , odatda hatto o'rta haroratda kimyoviy bug'lar biriktirish texnikasi (MT - CVD) dan yuqori haroratli temperaturada tayyorlangan nozik filmning CVD jarayoni , uning ish harorati taxminan 600 ℃, temirning qoliplari va temperaturaning harorati usuli po'latdan pastki qatlam ustida qoplamaga mos kelmaydi. 500 ℃ dan past bo'lgan ish haroratida tayyorlangan nozik kino PVD, po'latdan ishlangan qatlam qoplama talabini qondirishi mumkin.

Hozirgi vaqtda PVD usullarining ko'p qismi TiCN yupqa filtrlarini tayyorlash uchun C manbai sifatida CH4 yoki C2H2 dan foydalaniladi. Tayyorlash jarayonida gazning oqim nisbati sozlanishi bilan turli xil elementlar tarkibi va turli xususiyatlarga ega bo'lgan TiCN nozik plyonkalari olinishi mumkin. Ammo bu usul bilan bog'liq muammo shundaki, ortiqcha uglerod manbai gazining ichki strukturasini jiddiy ifloslanishiga olib keladi Mashina o'choq tanasi va o'choq devoridagi qoldiq uglerod bo'shashmasdan qatlami keyingi qoplamada chiqariladi, bu doimiy ravishda ishlab chiqarishga qulay bo'lmagan filmning cho'kma muhitiga to'sqinlik qiladi va ko'pincha filmning ish qismini sanoat ishlab chiqarishida.

TiCN filmini tayyorlash uchun qattiq S manbaini ishlatish o'choq tanasining ifloslanishini sezilarli darajada kamaytiradi yoki oldini oladi. Reaktiv magnetronli porlash PVD usulining asosiy texnologiyalaridan biridir. Ushbu usul bilan tayyorlangan qoplama sirtida katta zarracha hodisasi yo'q, lekin yaxshi sirt sifati mavjud va TiCN yupqa qatlamlarini temir matritsa bo'yicha tayyorlash uchun foydalanish mumkin. Guojun Zhang va boshq. nitrojen va Argo aralashgan atmosferasida grafit maqsad va titan maqsadini buzish orqali TiCN filmlarini tayyorladi. Grafit maqsadining porlash quvvati va cho'kindi samaradorligi oshishi bilan birga olingan filmlarning umumiy qalinligi va modulyatsiya sikllari ham ortdi. Nishon quvvatining pasayishi bilan TiCN yupqa plyonkali strukturasi o'zgarib, kristall tekisligi yo'nalishi (111) va (220) asta-sekin zaiflashdi. TiCN yupqa qatlamning qattiqligi birinchi marta ortdi va keyin kamaydi va z + ning yuqori qattiqligi 40GP dan oshdi. TiCN yupqa plyonkali ishqalanish koeffitsienti grafit maqsadining pasayishi kuchi bilan kamaydi va z * 0,2 atrofida edi. Yunus va boshq. magnetronli slyuda texnologiyasi bilan qattiq uglerod manbai bilan TiCN yupqa qatlamlarini tayyorladi. Ushbu ishda olingan grafitning pushti maqsadli quvvatining ta'siri, TiCN yupqa qatlamlarning tuzilishi va qattiqligida, asosan, grafitning chirigan oqimi bilan mos edi. Biroq vakuum texnologiyalari tarmog'i (http://www.chvacuum.com/) Yuqoridagi tadqiqotlarning hech birida TiCN nozik filmlarining tarkibi aniqlanmagan. Tarkibida qattiq uglerod manbalari yordamida tayyorlangan TiCN-nozik filmlardagi uglerod miqdori aniq emas va TiCN yupqa qatlamlar va matritsalar orasidagi bog'lanish kuchi tahlil qilinmagan.

Ushbu maqolada, sychuan universiteti RZP - 800 o'rta chastota reaktiv magnetronli jilovlash qoplama mashinasi tadqiqot va ishlab chiqishda foydalaniladi, bu esa uglerod manbai sifatida grafit maqsadini CH4 yoki C2H2 o'rniga nitrogen va argon atmosferasida aralashmasida tayyorlanadi. titan maqsad va TiCN kino tarkibi, tuzilishi, og'rig'i va bog'lanish kuchini olish uchun tayyorlash usuli tahlil qilinadi va izlanish ayni paytda yuqori tezlikli po'latdan yuzaga chiqadigan TiCN kino qatlamini amalda qo'llash usuli bilan tekshiriladi. ni bosing.

1. Tajriba uslublari

1.1 materiallar va kino tayyorlash texnologiyasi

M2 yuqori tezkor po'latni substrat materiallari sifatida tanlab olish, namunaviy o'lchami 6 mm x 10 mm x 6 mm va bir xil mato tayyorlash uchun sinovni kesish uchun ishlatiladigan PH 10 mm. Sputtering maqsadlari bitta titanium maqsadga (poklik 99.99%) va bir juft grafit maqsadli (99.99% soflik) va ikki maqsad (4 ta maqsad) qoplama devorida bir xil va bir xil tarzda joylashtirilgan edi. yalang'och ko'zga ko'rinadigan makroskopik chiziklarni olib tashlash va ko'zgu yuzasiga silliqlash uchun namunalar silliqlashdi. Keyinchalik, tap va namuna yuzaki qatlamdagi ifloslanishlarni olib tashlash uchun birga qumloq qilingan. Ultrasonik tozalashdan so'ng, namunalar quritilgan va o'choqqa tushirilgan. Vakuum 9.0 10-3 Pa ga, ishlov berish qismini 60 mingacha isitadi, so'ngra argon ionlarining bombardimon ta'sirini o'ramga o'tkazish uchun foydalaning va substratni salbiy tomonga qarab 30 minut davomida tozalash kerak Kino va matritsa o'rtasidagi bog'lash kuchini yaxshilash uchun bug'lanish burmali qatlamidagi Ti metall bloklari matritsadagi Ti metal o'tish qatlamining qatlamini hosil qiladi. Z * dan keyin 4.5 10-1 Pa bosimida grafit tarqalgan maqsad va titanium maqsad TiCN yupqa filtrlarini 3 soat davomida tayyorlash uchun ishlatilgan. Kaplama 1 soat sovutilgan va namunalar chiqarilgan .

1.2 ingichka kinolarning strukturasi va ishlash xarakteristikasi

TiCN nozik plyonkaning sintezi va sirt morfologiyasi s-4800 (Hitachi, Yaponiya) SEM tomonidan kuzatilgan va filmning element tarkibini EDS.X 'Pert Pro (Philips, Holland) X - nurini parchalash (XRD ) qoplama fazasining tarkibi va tanasi hajmini tahlil qilish uchun ishlatilgan. Nano Intenter XP test tizimi (Agilent, America) qoplamaning qattiqligi va elastik modulini tahlil qilish uchun ishlatilgan. Shu bilan birga chizish usuli va chizish usuli kino va matritsa orasidagi bog'lash kuchliligi. Hr-150a rockwell qattiqligining sinov uskunasi indentatsiya usuli uchun ishlatilgan va yuk 150kg edi. Yo'naltiruvchi usul hh-3000 chizish testerini qabul qiladi va yuk 100N hisoblanadi. Z5135 vertikal burg'ulash dastasi mozaikani sinovdan o'tkazish uchun ishlatilgan. Burg'ulash mashinasining shpindion tezligi 530r / min, tebranish materiali 40Cr susayib, temperli po'latdir va issiqlikka chidamli va temperaturali HRC29 ~ 32 bo'lgan.

2, xulosa

Qattiq uglerod manbai yordamida, grafit maqsadli va titaniumli maqsad TiCN yupqa qatlamlarini yuqori tezkor po'latdan yasalgan substratlarga tayyorlash uchun reaktiv magnetronli slyuda texnologiyasi bilan birga tarqaldi. Olingan TiCN yupqa qatlamlarning strukturasi va xususiyatlari sistematik tarzda tahlil qilindi va xulosalar quyidagilar edi:

(1) TiCN yupqa kino sinishi interfeysi perpendikulyar ravishda rivojlanayotgan uzoq blokli strukturani taqdim etdi. TiCN yupqa plyonkasi yuzasida konvavo-konveks tuzilishi TiN nozik plyonka nisbatan zaif, TiCN yupqa qatlam yuzasida mikropartikullar ko'proq edi. TiCN yupqa qatlam TiN asosida mustahkam eritma hosil qiladi. S atomining qo'shilishi nozik filmning diffraktsiya pikini (111) kristal yuzasiga sezilarli darajada pasaytiradi.

(2) qattiq eritma kuchayishi va S atomining nozik kristal mustahkamlashiga qarab, TiCN kinoining qattiqligi TiN kinoiga nisbatan sezilarli darajada yaxshilandi va TiCN kinoining qattiqligi 33,4 GPa edi. Ti qoplangan qatlam substrat sifatida ishlatilgandan so'ng, TiCN kino va TiN kino va M2 yuqori tezkor po'latdan pastki qatlam orasidagi bog'lash kuchi deyarli farq qilmagan, ularning har biri taxminan 40N bo'lgan.

(3) TiCN kinoining eskigan shakli asosan aşındırıcı aşınma bo'lib, u ishqalanish va aşınma paytida film yuzasida uglerod o'tkazish filmini tashkil etadi. Film sog'lom soqol va ishqalanishga qarshi rol o'ynaydi. TiCN kino mushtlarining xizmat muddati, 40Cr materialini tegizish paytida sezilarli darajada yaxshilanadi, bu esa kino bo'lmagan tapslardan 3 barobar yuqori va TiN kino tapslariga nisbatan 1,6 baravar yuqori bo'ladi.

IKS PVD, sputtering qoplama mashinasi, iks.pvd@foxmail.com bilan bog'laning