h13钢表面pnpvd复合处理的工艺及性能研究

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1、武汉科技大学硕士学位论文第1页摘要工模具表面硬化涂层主要以TiN为主，各种技术制备啊N薄膜的研究很多，并已经投入工业应用。但是在一些具有特殊高性能要求的工模具中，由于涂层与基体的结合力不够，容易发生早期破坏。人们在对该薄膜的进一步研究主要集中在薄膜的多元化、多层化及双重处理来改善薄膜性能。等离子渗氮(PN)一物理气相沉积(PVD)是一项新的复合技术，引起了人们的广泛重视。离子氮化层表面沉积aN膜的良好的结合力和耐磨性能对于当今薄膜材料的研究有重要意义，特别是弥补单层TiN薄膜的结合力有很好的效果。本文第一部分主

2、要对采用多弧离子镀设备一体化制备PN+TiN复合膜的工艺进行了研究。研究表明，一体化制备PN+TiN复合膜的最佳工艺为：N2：H2流量比为3：2、渗氮时间为3h、渗氮温度500℃、靶电流80A、TiN沉积时间60min．在此工艺下制备的PN+1jN薄膜TiN层的厚度为4岬，渗氮层约为8岬左右，结合力为45N，硬度可达2200HVo．晒以上。本文第二部分将离子渗氮与PvD沉积TiN分开进行，主要研究了渗氮时间对PN+TiN复合膜性能及形貌的影响，并对单一TiN膜与PN+TiN复合膜的耐磨性做了对比研究。结果表明，

3、对H13钢进行离子氮化后再沉积TiN薄膜，得到的薄膜硬度最高可达2292Hvo．∞，膜／基结合力最高达48N。微量磨损试验表明：PN+TiN复合膜的磨损减重量、摩擦系数和磨痕宽度均比单一T．N膜小，PN+TiN复合膜的耐磨性要优于单一TN膜。本文最后对复合处理改善涂层硬度及结合力的机理进行了分析探讨。关键词：离子渗氮；PVD；PN+TiN复合膜；显微硬度；结合力第1I页武汉科技大学硕士学位论文AbstractTiNfilmsiSthemainhardcoatingmaterialfortoolanddie．Pr

4、eparationofTiNfilmsbykindsoftechniqueshavestudiedin—depthandusedinprotectionoftools．However,insometoolsanddieswhichhavespecialhighperformancerequest，becauseoftheadhesionstrengthbetweencoatingandsubstratewhichisnotenough，thebreakageoccurseasilyinearlydays．Tof

5、urtherstudyofthefilms，peoplemainlyconcentrateonthediversification，themorelayersanddualprocessingtoimprovetheperformanceoffilms．Plasmanitriding(PN)一Physicalvapordeposition(PVD)isanewbondingtechnology,whichattractspeople’Sattention．Theexcellentadhesionstrength

6、andwearresistanceofTiNfilms，whichisdepositedonplasmanitridinglayer,haveasignificanceabouttherecentresearchprogressinfilms．Inparticular，ithasagoodeffectontheadhesionstrengthofsingle-layerfilms．ThefirstpartofthispaperhasmainlystudiedtheprocessofPN+TiNcomposite

7、filmswhichisdepositedbymulti-arcionplatingequipment．TheresultsshowthattheoptimalprocessparametersofPN+TiNcompositefilmsarethosefollows：theratioofN2andH2flux，nitridingtime，nitridingtemperature，targetcurrentanddepositiontimeare3／2，3h，500℃，80Aand60minrespective

8、ly．Whenthefilmspreparedundertheseparameters，thedepthofTiNlayeris4pm，nitridinglayerisabout8ttm，theadhesionstrengthis45Nandthemicro-hardnessachieves2200HVo．05．Thesecondpartofthispaperhasmadeplasma