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    Ti1-xAlxN涂層低壓CVD生產技術 瀏覽:
    文章來源:中國刀具信息網  添加人:阿刀   添加時間:2014-04-21
           隨著高速干式切削工藝以及硬質材料切削需求的增加,對切削刀具的需求也隨之增大。這類材料包括高強度鋼、鑄造材料以及用于汽車及航空工程的高強度合金材料。當切削刀具高速切削時,切削刃的溫度可超過1000℃,因此,現代耐磨涂層不僅要具有高強度和高韌性,還要有良好的抗氧化性和化學惰性,開發更有效的耐磨涂層勢在必行。
           在過去的幾十年里,面心立方(fcc)結構的Ti1-xAlxN已經成為耐磨應用領域的標準涂層。由于它是一種相對穩定的材料,因此只能通過溫度相對較低的PVD工藝進行涂層生產。但是,PVD方式僅限于鋁含量x=0.67的面心立方(fcc)結構Ti1-xAlxN的沉積,因此其抗氧化性能有限。為了增加這種涂層的鋁含量,石川島播磨愛恩邦德公司開發了新的工業化規模生產的CVD技術。這種技術可用于高鋁含量Ti1-xAlxN涂層的沉積,其涂層的化學計量系數高達x=0.91,并且是面心立方結構。另一示例顯示,Ti1-xAlxN涂層擁有x=0.83的高鋁含量,幾乎完全由“fcc-TiAlN”立方相構成,這一涂層在室溫狀態下擁有約29GPa的高硬度值以及-3GPa的中等殘余壓應力。
           Ti1-xAlxN立方相只能在一種特定的適用范圍內進行生產,例如溫度低于850℃時,采用低壓以及使用特定比例的AlCl3/TiCl4。比例過低,會出現TiN沉積;比例過高,則會在纖鋅礦結構中出現AlN沉積。通常當溫度高于850℃時,TiN與AlN會同時沉積,這些高含量的二次相粒子將造成涂層的硬度、抗氧化性能以及耐磨性能降低。
           AlCl3與TiCl4作為原始材料使用,在流入CVD反應器之前,TiCl4液體蒸發,AlCl3原位生成,額外的NH3則作為氮源。為此,石川島播磨愛恩邦德公司開發出一種特殊的NH3模式,以使前體供應成為可能。為了實現該工藝的工業化規模生產,就要對氣體混合、分配系統以及特定的工具加載程序進行優化。另一工藝特點是采用低壓條件,這是面心立方(fcc)結構Ti1-xAlxN形成時所需的有利條件。為此,石川島播磨愛恩邦德公司研制出了一種特殊的抽運系統,該系統可用于在10mbar左右壓力情況下運行CVD涂層設備。

     
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