。洛阳理工学院毕业设计论文第章化学气相沉积技术化学气相沉积,是种热化学反应过程，是在特定的温度和经过特别处理的基体包括硬质合金和工具钢材质表面所进行的气态化学反应。技术常常通过反应类型或者压力来分类，包括低压常压等离子体增强以及和等。技术应用于硬质薄膜的制备是由瑞典的公司在上世纪年代末在硬质合金刀具上实现突破的，之后便广泛应用于等硬质薄膜的制备。近年来技术已经取得了重要的技术进展，尤其是技术的发展，如的离子加强化学气相沉积制膜设备，使得温度低于的情况下沉积极端光滑的无定形类金刚石，薄膜成为了可能，薄膜具有极低的摩擦系数非电导性并且具有化学惰性，主要的应用领域包括发动机部件和机械零件由北京有色金属研究院开发的具有自主知识产权，利用射频等离子体增强技术制备磷化硼硬质薄膜，该薄膜成分均匀应力小与工件的附着力良好，具有硬度高机械强度高及红外光学性能优良等特点。然而，技术普遍存在着不易工业化放大的难题。该法般使用挥发性过渡金属卤化物作为前驱体，这类物质不但会污染环境，而且也腐蚀制膜设备的真空系统。前驱体性能不稳定制造困难且类别较少也限制了方法的应用。此外，大多数技术工艺温度较高，容易导致基体力学性能降低及零件变形。由于技术存在着上述不足，硬质薄膜的另类制备方法物理气相沉积技术越来越受到青睐。洛阳理工学院毕业设计论文第章物理气相沉积技术物理气相沉积,是利用种真空物理过程，例如蒸发或者溅射实现物质的转移，即原子或分子由源转移到基体表面上，并沉积成薄膜。它是种能真正获得纳米至微米级薄膜且无污染的环保型表面处理方法，在不影响基体尺寸的情况下，提高表面强度增强耐腐性和摩擦磨损等性能。自从世纪年代以来技术开始广泛应用于薄膜业，随着技术的发展和机械加工行业对硬质薄膜的新要求，当前世界上主要的硬质薄膜设备制造商都采用电弧离子镀技术和磁控溅射技术制备各种硬质薄膜。物理气相沉积主要为蒸发镀膜离子镀膜和溅射镀膜大类。真空蒸发镀膜技术真空蒸发镀膜是发展较早，应用也最广的种涂层技术，目前仍占有世界的市场，但用途范围正在缩小。这种技术是在真空条件下采用电阻电子束等加热镀膜材料，使其熔化蒸发再沉积在合金基体表面形成镀膜。磁控溅射法镀膜技术溅射镀膜是在真空室中，利用荷能离子轰击靶材表面，通过离子的动量传递轰击出靶材中的原子及其它粒子，并使其沉积在合金基体表面形成镀膜的技术。溅射镀膜能实现大面积快速沉积。磁控溅射技术是项较为成熟且被广泛应用于功能性和装饰性镀膜领域的技术。在真空磁控溅射过程中，离子与阴极碰撞使得靶材被溅射出带有的颗粒，其离化率在左右。受制于较低离化率等问题，利用平衡磁控溅射技术难以合成硬度高且表面平滑的硬质薄膜。为此，在改进现有磁控溅射系统的同时，人们逐步开发出新型溅射装置，以下将主要描述利用非平衡磁控溅射技术和洛阳理工学院毕业设计论文离子辅助溅射沉积技术在制备硬质薄膜的领域的应用。非平衡磁控溅射是相对于平衡磁控溅射而言，最早是在年由开发的，它们在溅射源的结构上类似但功能差异却十分显著。在非平衡磁控源装置中，通过调整磁场结构，将磁力线从源表面区域引出来，使溅射源的磁场处于所需要的非平衡状态，如图所示。在磁力线作用下的电子可在远离源表面处形成密集等离子体在反应溅射过程中，形成的等离子体能够活化处于基体附近等离子体区中的反应性气体在离子溅射过程中，基体能够得到离子流轰击。因而该技术在提高膜层表面硬度膜基结合力和沉积速率等方面都有优异的表现。图平衡和非平衡溅射源比较年推出了具有四靶闭合磁场布置的非平衡磁控溅射装置，此后不断改进完善的闭合场非平衡磁控溅射离子镀设备和工艺技术则完全解决了磁控溅射镀膜所存在问题。闭合场非平衡磁控溅射离子镀设备的独特之处在于该设备至少包含两个溅射源，这使磁力线可以从个溅射源直接延伸到另个溅射源，形成封闭的磁阱，可有效阻止电子逃逸，从而提高溅射效率和离化率。图为闭合场非平衡磁控溅射系统示意图。膜基结合力磨损和寿命试验结果表明，由设备制备的硬质薄膜具有良好的镀层粘结力高韧性以及抵抗硬材料的刻划能力薄膜具有极高的抗磨损性能刀具寿命极大提高。图为利用的设备在工具刚钻头表面制备薄膜的性能测试结果。洛阳理工学院毕业设计论文图闭合场非平衡磁控溅射系统示意图图涂层钻孔性能公司采用高能离子磁控溅射技术，获得先进的薄膜。该技术可直接将靶材从固态转化为气态，因此可完全避免在采用其它技术例如技术时蒸发材料在熔融状态中以液滴的形式沉积于工件表面的现象，从而使薄膜表面非常光滑平整，薄膜沉积温度也可控制在左右。最新开发的工艺高能离子脉冲是基于双极脉冲原理，可以在的温度下制备高效高性能薄膜，可应用于高速旋转如引擎发动机上的零件，并且在医学领域也有广阔的应用前景。在此基础上开发了涂层洛阳理工学院毕业设计论文洛阳理工学院毕业设计论文,洛阳理工学院毕业设计论文洛阳理工学院毕业设计论文洛阳理工学院毕业设计论文硬质镀层主要制备技术以及各种技术的优缺点分析摘要过渡金属氮化物镀层因为具有硬度和抗磨损性能优势所以被广泛用作切削和成型工具表面改性，有效地降低各类零部件的机械磨损化学腐蚀和高温氧化倾向，提高各种刀具工具等耐磨性能可靠性，延长其使用寿命。近几年的研究证明，与已经取得广泛应用的镀层相比，硬质镀层除了有更高的硬度更低的内应力更好的韧性和耐磨性更易厚膜化外，还具有比更好的耐腐蚀性和干式切削性，而且在体系里可到极高的沉积速率。另外，其工艺较易控制，有利于大批量的工业生产更加具有实际意义，因此，镀层是最有希望的替代材料之。本文介绍了硬质镀层制备技术的最新发展状况,阐述了各技术的特点及其优缺点。首先对及其相关技术的发展情况进行了简介，再对技术在硬质镀层领域的应用进行了详述，最后对国内相关产业的发展进行了介绍和总结，同时本文对硬质镀层技术在我国未来的发展提出了展望。关键词硬质镀层化学气相沉积物理气相沉积硬质镀层洛阳理工学院毕业设计论文洛阳理工学院毕业设计论文目录前言第章化学气相沉积技术第章物理气象沉积技术真空蒸发镀膜技术磁控溅射法镀膜技术电弧离子镀法镀膜技术结论谢辞参考文献洛阳理工学院毕业设计论文前言硬质镀层是高性能防护涂层的发展方向之，世纪年代初以来，对于高温环境中使用的部件，整个硬质镀层市场大约半都被,占据。但最近几年的研究表明，镀层是最有希望的替代材料之，呈银白色，是种难容的硬质化合物，分解温度高，化学稳定性好，镀层与相比，内应力低，韧性好，镀膜中施加偏压可以得到接近非晶的光滑镀层，同时还具有更好的耐腐蚀性,和耐磨损性而且在体系里可达到较高的沉积速率，其覆盖工艺容易控制，有利于大批量工业化生产硬度较低，为左右，膜层可以做的很厚，镀层缺陷少同时它的晶粒结构细小结合力强，化学稳定性高抗热扰动，具有良好的耐磨擦性能，在抗微动磨损上表现尤佳抗氧化温度高达，作为活塞环涂层能降低摩擦因数和磨损量，但镀层脆性比较大，所以镀层目前被广泛应用与磨削成型铸造加工和摩擦机件其良好的抗氧化性能也使之逐步成为制备高速切削刀具刃具的关注热点。硬质薄膜制备,技术和的相关发展进行介绍。洛阳理工学院毕业设计论文第章化学气相沉积技术化学气相沉积,是种热化学反应过程，是在特定的温度和经过特别处理的基体包括硬质合金和工具钢材质表面所进行的气态化学反应。技术常常通过反应类型或者压力来分类，包括低压常压等离子体增强以及和等。技术应用于硬质薄膜的制备是由瑞典的公司在上世纪年代末在硬质合金刀具上实现突破的，之后便广泛应用于等硬质薄膜的制备。近年来技术已经取得了重要的技术进展，尤其是技术的发展，如的离子加强化学气相沉积制膜设备，使得温度低于的情况下沉积极端光滑的无定形类金刚石，薄膜成为了可能，薄膜具有极低的摩擦系数非电导性并且具有化学惰性，主要的应用领域包括发动机部件和机械零件由北京有色金属研究院开发的具有自主知识产权，利用射频等离子体增强技术制备磷化硼硬质薄膜，该薄膜成分均匀应力小与工件的附着力良好，具有硬度高机械强度高及红外光学性能优良等特点。然而，技术普遍存在着不易工业化放大的难题。该法般使用挥发性过渡金属卤化物作为前驱体，这类物质不但会污染环境，而且也腐蚀制膜设备的真空系统。前驱体性能不稳定制造困难且类别较少也限制了方法的应用。此外，大多数技术工艺温度较高，容易导致基体力学性能降低及零件变形。由于技术存在着上述不足，硬质薄膜的另类制备方法物理气相沉积技术越来越受到青睐。洛阳理工学院毕业设计论文第章物理气相沉积技术物理气相沉积,是利用种真空物理过程，例如蒸发或者溅射实现物质的转移，即原子或分子由源转移到基体表面上，并沉积成薄膜。它是种能真正获得纳米至微米级薄膜且无污染的环保型表面处理方法，在不影响基体尺寸的情况下，提高表面强度增强耐腐性和摩擦磨损等性能。自从世纪年代以来技术开始广泛应用于薄膜业，随着技术的发展和机械加工行业对硬质薄膜的新要求，当前世界上主要的硬质薄膜设备制造商都采用电弧离子镀技术和磁控溅射技术制备各种硬质薄膜。物理气相沉积主要为蒸发镀膜离子镀膜和溅射镀膜大类。真空蒸发镀膜技术真空蒸发镀膜是发展较早，应用也最广的种涂层技术，目前仍占有世界的市场，但用途范围正在缩小。这种技术是在真空条件下采用电阻电子束等加热镀膜材料，使其熔化蒸发再沉积在合金基体表面形成镀膜。磁控溅射法镀膜技术溅射镀膜是在真空室中，利用荷能离子轰击靶材表面，通过离子的动量传递轰击出靶材中的原子及其它粒子，并使其沉积在合金基体表面形成镀膜的技术。溅射镀膜能实现大面积快速沉积。磁控溅射技术是项较为成熟且被广泛应用于功能性和装饰性镀膜领域的技术。在真空磁控溅射过程中，离子与阴极碰撞使得靶材被溅射出带有的颗粒，其离化率在左右。受制于较低离化率等问题