钢铁表面氮化硅改性新技术研究

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1、钢铁表面氮化硅改性新技术研究摘要钢铁表面的防护和改性历来是非常重蒙的课题。近年来，材料研究者一直希凝将氮纯秣簿寒性能陶激结合在钢铁波强，并对戴进行了丈量黝磺究，取褥了一定的进鼹。但至今尚未完全解决不同材料闯由予热膨胀系数差异较大遮成的薄膜与整体热胀不溉配、结合牢度不高、翳脱落等问题。为姥，本文研究翡强的是潋进锈铁表露氮化硅薄膜生长技术，受磐地簿决以锉磅究中存在的热胀不聪配等难点问题，降低工慧成本。目前，化学气稆沉积技术是制备高性能薄膜最为精细的方法，主要包括热化学气相沉积(TCVD)、激光化学气

2、棚沉积(LCVD)、等离予傣纯学气稳沉积(PECVD)等死耪。本文采建常艇热纯学气鞠沉积(APTCVD)技术开展在钢铁表黼沉积氮忧硅薄膜的研究。本文以硅烷作为生长氮化硅薄膜的硅源，高纯硅烷W即时制备，实现了硅烷制备技术与薄膜淀积技寒弱袋会，瓢嚣霹有效降低氮纯建薄骥沉辍王艺豹威零。本文采用如下的工艺方案：先通过硅烷的热分解在铜基体表面沉积硅形成硅扩散膜层，再通过氨气分解对硅膜层进行高温氮化形成氮化破薄膜。由于渗硅层的热膨胀系数赍予巍继硅薄貘≮钢铁基傣之阕，因瑟最终胃影藏与基髂呈扩教结会、育梯疫分蠢

3、、组织渐变、结合牢阐的膜层。本文对影响薄膜生长的沉积工艺参数进行了分析，对薄膜的相恣、硬度、凝面形魏、缝织缝秘等方嚣透露了袭锈，怼薄羰豹穗瘗、瑟镶、抗离温载识等性能避抒了测定，结果表明氮化硅薄膜的综含性能十分优弊。最后，本文对钢铁表面氮化硅薄膜生长技术的应用前景作了展望。关键词：钢铁表面防护与改性：氮化硅；化学气相沉积；硅烷：硅化；氮化StudyonSurfaceModificationofSteelbyDepositingSi3N4AbstractProtectionandmodificati

4、onofsteelisaveryimportantobjectofstudyinthefieldofmaterialsapplication。Inresentyears．someadvancedceramicmaterialssuchassiliconnitride(Si3N4)havebeenemployedtobedepositedontosteelsurfaceforimprovingitsmechanicalproperties．However'asignificantdifferenc

5、einthermalexpansioncoefficientbetweensteelsubstrateandceramicmaterialsresultsinthermalresidualstressandpreventsformingafirmcoatingonthesubstrate．ThegoalofourresearchistofindawaytoformfineSi3N4ceramiccoatingonsteelsubstratesurface．Chemicalvapordeposit

6、ion(CVD)isaneffectivemethodowingtoitsmeritsinprecisecontr01．There&revariouseV癸techniquesincludingthermalCVD(TCVD)．1aserCVD(TCVD)，plasma-enhancedCVD(PECVD)etc．WeadopttheTCVD．Inourresearch，wechoosesilane(SilL,)andammonia(NH3)aSthesourceofSiandNrespecti

7、vely．Silanewaspreparedinstantly．WeintegratethepreparationofSiI-14withthedepositionofSi3N4．InordertoformexcellentSi3N4coating，weproposedaschemesuchas"Sidiffusionlayerisdepositedonthesubstratesurfacebythermaldecompositionofsilane，andthenthelayerisnitri

8、fiedwithammoniatoformsiliconnitridecoating．Amongsteel，SiandSi3N4，thethermalexpansioncoefficientofSiisintervenient，whichwillenhanceadhesivestrengthofthejointeffectively．TheSmxfacemorphology,phase，thickness，h&rdnessandinterfacenatureofthecoatingwerecha