硬质及超硬涂层的研究现状及发展趋势.pdfVIP

科技资讯2009 N O .33 SCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION 建 筑 科 学 硬质及超硬涂层的研究现状及发展趋势 1 2 2 张瑛 杨俊峰 方前锋 ( 1 ．中国科学院合肥物质科学研究院图书馆 合肥 2 3 0 0 3 1 ; 2 ．中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所 合肥 2 3 0 0 3 1) 摘 要:本文总结了硬质及超硬涂层的类型,硬度增强机理及超硬涂层的设计原则,并分析了硬质及超硬涂层研究的可能发展趋势。 关键词: 硬质涂层 超硬涂层 纳米复合结构 多层膜 中图分类号:TQ63 文献标识码:A 文章编号: 16 72 - 3 7 9 1(2 0 0 9) 1 1(c) -0 0 6 6 -02 硬质涂层是表面涂层的一种, 是指通 涂层。对于氮化物而言,几乎所有过渡族金 效方法。 过物理或化学的方法在基底的表面沉积的 属与氮原子组成的化合物都形成简单结 1.4 硼化物涂层[ 1] 厚度在微米量级, 显微硬度大于某一特定 构,TiN 、ZrN 、H fN 、VN 、CrN 及W N 、Mo N 硼化物涂层主要有T iB 、VB 、T aB 、 2 2 2 2 2 值(HV=20GPa) 的表面涂层。硬质涂层按硬 具有B 1～N a C l 型面心立方结构。N b N 、 W B 、ZrB 等。硼化物的硬度与碳化物的硬 2 5 2 度可以分为两种: 一种是维氏硬度介于 TaN 、WN 、MoN 具有六角结构。在二元氮化 度相比不相上下,甚至更高,硼化物的惰性 20GPa ～40GPa 的普通硬质涂层;另外一种 物涂层的基础上,本着多元化的思路,人们 很强,化学性能稳定。但是对硼化物的应用 是维氏硬度达到40GPa 以上的超硬涂层。 又制备了多元氮化物涂层, 比如Ti ～Al ～N 和研究远不如碳化物和氮化物充分, 主要 硬质涂层已经被广泛应用于切削业、 涂层, 由于A l 的加入涂层的硬度和抗氧化 是由于硼的来源不像碳与氮方便和安全, 模具工业、地质钻探、纺织工业、汽车制造、 性都有了很大的提高, 并被广泛应用在工 类似的硼烷是剧毒气体。 机械制造及航空航天等领域, 并发挥着越 业领域。 来越重要的作用。其中,硬质涂层在切削业 1.2 碳化物涂层[ 1] 2 超硬涂层 的应用, 不仅可以加工普通切削工具像刀 碳化物涂层硬度比同种元素氮化物涂 超硬涂层通常是指由Ⅲ、Ⅳ、ⅤA 族元 [1] 具、钻头、模具等难以加工的材料,而且可 层的硬度要大, 这是由于碳化物具有更加 素组成的共价键化合物和单质等 。超硬涂 以提高切削的精准度, 发挥出超硬、强韧、 明显的共价键所致,但是韧性差。最常用的 层可以分为两类:一类是内禀性超硬涂层, 耐磨、自润滑的优势, 因此被认为是切削史 过渡金属碳