先进表面沉积技术的研究和应用.docVIP

先进表面沉积技术的研究和应用 本课题是与欧共体共同研究和开发的项目。 我国的刀具涂层技术与国外存在相当大的差距，尤其是PVD涂层技术，目前的水平大约落后发达国家10年左右。国涂层刀具的研究和推广用非常迅速。在国外，50%以上的刀具进行涂层处理，齿轮刀具达90%以上。 Fig. Schematic representation of a coating chamber configured with closed field unbalanced magnetron sputter ion plating 图 封闭场非平衡磁控溅射离子镀系统?示意MoS2/Ti复合涂层，与纯MoS2涂层相比，硬度更高（1000～1500HV），附着性更好（临界划痕载荷大于120N），耐磨性更好（10-16～10-17m3/(m.N)），承载能力更强（3.5GPa），耐湿性能更好，而且保持了纯MoS2涂层的低摩擦系数（40%相对湿度下μ为0.02）[43,44,45]。在大量的切削和成型应用中，MoS2/Ti复合涂层显示出优异的效果。 Ti/Mo原子比在0.3~1.3之间的MoS2/Ti涂层有较好的耐磨性。而摩擦性能的改进是以摩擦系数的提高为代价的，摩擦系数随Ti含量的增加而增加。然而，Ti/Mo原子比大于1.3时，涂层的耐磨性变的很差，与含Ti较少的试样相比，其比磨损率增加了好几个数量级[46]。当Ti的摩尔分数大约在0.10~0.28之间时，能够得到最佳的机械性能。 研究表明，在MoS2涂层中分别加入金属Ti、Zr和Cr，涂层性能并没有较大差异，金属含量为10-20%时复合涂层的耐磨性最好，而只需加入约5%W涂层的性能就很好。MoS2/金属复合涂层几乎完全为非晶体，而不呈现多层结构。然而，当金属含量增加时，可观察到离散的金属，也可能发现多层结构，但这种涂层的承载能力有所下降。在MoS2中加入金属（Ti、Cr、Zr和W）形成MoS2/金属复合涂层，引起MoS2晶格畸变，与MoS2涂层相比，硬度升高。 另外，研究发现，在硬质涂层（TiN、TiCN、CrN）上沉积MoST涂层形成的多层复合涂层能大大提高加工工具的性能。