基体硬度对氮化钛沉积表面负荷硬度的影响.pdf

第卷第期年月哈 尔滨科学 技 术 大 学 学 报一,基体硬度对氮化钦沉积表面复合硬度的影响殷景华技术物理 系刘尔嘉吕利泰机械工程二系本文研究了基体硬度、沉积氮化铁薄膜硬度 和薄膜厚 度 对表面硬度的影响,通 过不 同的氮化 铁沉积工 艺,建立 基体硬度、薄膜硬度、薄膜厚度 与氮化 铁沉积表面复合硬度之间 的关系关键词基体硬度,表面复合硬度,薄膜厚度氮化钦目前国内外对镀膜的研 究很多〔,一“〕,基体材料大部分是高速钢、不锈钢〔〕不同的基体材料或同一基体材料处于不 同的组织状态,对超硬涂层的硬度和耐磨性均有影响〔 〕要求被镀基体要有足够的硬度,否则不会改善基体的耐磨性究竟基体应具有多高硬度,目前尚无定论本文研究了基体硬度对沉积薄膜的表面硬度的影响通过不 同的镀膜工艺,建立基体硬度、薄膜硬度、薄膜厚度与沉积薄膜表面复合硬度之间的关系实验方法实验材料为研究在不同硬度的基体上镀薄膜后,对材料表面性能的影响,选择 两种材料及不 同热处理工艺,制成 妇一的试样钢其热处理工 艺为‘℃盐浴淬火,水冷却,经℃,℃,℃回火,其硬度分别为,,,钢,其热处理工 艺为中温淬火℃,经℃,℃,℃,℃回火,其 硬度分别为,,,收稿日期。

一一本文贵任编辑张守权·国家机械电子工业部基金项目第期殷景华等基体硬度对氮 化钦沉积表面复合硬度的影响涂层材料选用功的钦棒,纯度为,反应气体用高纯氮气,工作气体采 用高纯氢气实验 方法将试样经抛光、清洗后放入一型空心阴极离子镀设备 中控制 镀膜时间,在试样表面上可以沉积 不 同厚度 的均匀涂层用一型 扫描电镜测量膜厚,见 图利用一旋转阳极自动射线衍射仪辐射,分析镀膜表面相结构,见图利用型显微硬度计测 量试样涂层前后的硬度值图涂层断口形貌一︸卜扣卜︵砚吕︶“﹃卜︵人一卜︹的﹃ 才扣扣︸灿七扣工爪︵哈︶洲卜呻︶之﹃卜州杜扣︶﹃卜时逻劲‘““”︵人 ︶谓七︵人︶么︸卜︵倪﹃卜叫州︶伪七旧侧们日日叭洲旧日洲︵︶拼一州︶“﹃卜倪于酬引引副引到剔翻乃皿、一’’图涂层表面相 结构 实验结果与分析实验结果硬度是材料的一种重要力学性能,可反映材料表面层的机械与工艺特性因此,硬度是评定薄膜性能的一个重要 指标图是在相同沉积温度、相 同膜厚、氮分压与表面复合硬度关系图为相同沉积工艺参数膜厚与表面复合硬度关系图为相同沉积工 艺参数镀膜前后硬度之 间关系由图中曲线可见,沉积薄膜的表面复合硬度受工艺参数、基体材料、基体硬度以及薄膜厚度的影响,其中基体硬度和薄膜厚度是主要的影响因素,工艺参数直接影响薄膜本身的硬度在相同工艺参数条件下,膜厚小于。

卜时,基体硬度低,其沉积薄膜的表面复合硬度相应低,表明基体影响大,随着膜厚的增加,表面复合硬度增大,表明基体硬度的影响减弱,第期殷景华等基体硬度对氮 化钦沉积表面复合硬度的影响涂层材料选用功的钦棒,纯度为,反应气体用高纯氮气,工作气体采 用高纯氢气实验 方法将试样经抛光、清洗后放入一型空心阴极离子镀设备 中控制 镀膜时间,在试样表面上可以沉积 不 同厚度 的均匀涂层用一型 扫描电镜测量膜厚,见 图利用一旋转阳极自动射线衍射仪辐射,分析镀膜表面相结构,见图利用型显微硬度计测 量试样涂层前后的硬度值图涂层断口形貌一︸卜扣卜︵砚吕︶“﹃卜︵人一卜︹的﹃ 才扣扣︸灿七扣工爪︵哈︶洲卜呻︶之﹃卜州杜扣︶﹃卜时逻劲‘““”︵人 ︶谓七︵人︶么︸卜︵倪﹃卜叫州︶伪七旧侧们日日叭洲旧日洲︵︶拼一州︶“﹃卜倪于酬引引副引到剔翻乃皿、一’’图涂层表面相 结构 实验结果与分析实验结果硬度是材料的一种重要力学性能,可反映材料表面层的机械与工艺特性因此,硬度是评定薄膜性能的一个重要 指标图是在相同沉积温度、相 同膜厚、氮分压与表面复合硬度关系图为相同沉积工艺参数膜厚与表面复合硬度关系图为相同沉积工 艺参数镀膜前后硬度之 间关系由图中曲线可见,沉积薄膜的表面复合硬度受工艺参数、基体材料、基体硬度以及薄膜厚度的影响,其中基体硬度和薄膜厚度是主要的影响因素,工艺参数直接影响薄膜本身的硬度在相同工艺参数条件下,膜厚小于。

卜时,基体硬度低,其沉积薄膜的表面复合硬度相应低,表明基体影响大,随着膜厚的增加,表面复合硬度增大,表明基体硬度的影响减弱,第期殷景华等基体硬度对氮化钦沉积表面复合硬度的影响图左,,模拟分布图压印边缘膜的变形其中二“为膜厚,为压印深度·利 用公 式计算在相同镀膜工艺参数条件下,不 同基体上沉积薄膜硬度万见表表硬度实验数据工 艺参数修二一一二、,一二通乃连以仅·仅实验表明,硬度 为左右,而 由表结果看出,的值普遍偏高,与实验不符且对于相同工 艺参数,不 同基体材料所镀的薄膜本身硬度值相差较大表 明基体影响这一因素,未得到充分反映,因此需要对公式进行修正考虑到当基体较硬或膜较厚,在范围内也一定程度上反映了膜对复合硬度的贡献,膜对复合硬度的贡献加大多少,与膜层性质及基体性质有关,由两者共同确定,将公式改成如下形式去佘·△砂告一为比例 系数,由实验确定,由此得修音一告‘·音“‘一利用公式计算修结果见表式表明,经过修正后,同一工艺参数所得的值近似相同,所以此公式正确地反映基体硬度、薄膜硬度、复合硬度、膜厚之间关系屯哈尔滨 科学技术大学 学报第卷结论沉积薄膜的复合硬度受工艺参数、薄膜硬度、基体硬度及薄膜厚度的影响,其中基体硬度 和薄膜厚度是主 要的影响 因素,工艺参数直接影响薄膜本身的硬度在相同的工艺 参数条件下,膜厚小于件,基体对表面复合 硬度影响大,随着膜厚的增加,基体影响减弱。

复合硬度为基体硬 度和薄膜硬度共同 贡献的结果,三者之 间及与膜厚的关系可以表示为二〔音一合“二合’‘一〕‘一,·〔二音‘一”参考文献,,,,,王,,一小宫 宗治日本金属学会会报,,,,,,板‘,,,。