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Ti1-xAlxN涂层低压CVD生产技术 浏览:
文章来源:中国999博彩白菜网站信息网  添加人:阿刀   添加时间:2014-04-21
       随着高速干式切削工艺以及硬质材料切削需求的增加,对切削999博彩白菜网站的需求也随之增大。这类材料包括高强度钢、铸造材料以及用于汽车及航空工程的高强度合金材料。当切削999博彩白菜网站高速切削时,切削刃的温度可超过1000℃,因此,现代耐磨涂层不仅要具有高强度和高韧性,还要有良好的抗氧化性和化学惰性,开发更有效的耐磨涂层势在必行。
       在过去的几十年里,面心立方(fcc)结构的Ti1-xAlxN已经成为耐磨应用领域的标准涂层。由于它是一种相对稳定的材料,因此只能通过温度相对较低的PVD工艺进行涂层生产。但是,PVD方式仅限于铝含量x=0.67的面心立方(fcc)结构Ti1-xAlxN的沉积,因此其抗氧化性能有限。为了增加这种涂层的铝含量,石川岛播磨爱恩邦德公司开发了新的工业化规模生产的CVD技术。这种技术可用于高铝含量Ti1-xAlxN涂层的沉积,其涂层的化学计量系数高达x=0.91,并且是面心立方结构。另一示例显示,Ti1-xAlxN涂层拥有x=0.83的高铝含量,几乎完全由“fcc-TiAlN”立方相构成,这一涂层在室温状态下拥有约29GPa的高硬度值以及-3GPa的中等残余压应力。
       Ti1-xAlxN立方相只能在一种特定的适用范围内进行生产,例如温度低于850℃时,采用低压以及使用特定比例的AlCl3/TiCl4。比例过低,会出现TiN沉积;比例过高,则会在纤锌矿结构中出现AlN沉积。通常当温度高于850℃时,TiN与AlN会同时沉积,这些高含量的二次相粒子将造成涂层的硬度、抗氧化性能以及耐磨性能降低。
       AlCl3与TiCl4作为原始材料使用,在流入CVD反应器之前,TiCl4液体蒸发,AlCl3原位生成,额外的NH3则作为氮源。为此,石川岛播磨爱恩邦德公司开发出一种特殊的NH3模式,以使前体供应成为可能。为了实现该工艺的工业化规模生产,就要对气体混合、分配系统以及特定的工具加载程序进行优化。另一工艺特点是采用低压条件,这是面心立方(fcc)结构Ti1-xAlxN形成时所需的有利条件。为此,石川岛播磨爱恩邦德公司研制出了一种特殊的抽运系统,该系统可用于在10mbar左右压力情况下运行CVD涂层设备。