用CVD法在陶瓷颗粒表面获得TiN涂层与应用.pdfVIP

第 15 卷 第 4 期 复 　 合 　 材 　 料 　 学 　 报 V o l. 15　　N o. 4 1998 年　 10 月 A CTA M A T ER IA E COM PO S ITA E S IN ICA O ctob er　　1998 用 CVD 法在陶瓷颗粒表面获得 T iN 涂层与应用 王恩泽　　郑燕青　　邢建东　　鲍崇高 ( 西安交通大学机械工程学院, 西安 7 10049) 摘　要　研制了适合陶瓷颗粒表面涂层处理的化学气相沉积装置, 并探索了在氧化铝颗粒表面获 得 T iN 涂层的工艺; 所获得的 T iN 涂层能提高耐热钢在氧化铝颗粒间的铸渗深度, 并使颗粒得到 基体的牢固支撑。氧化铝颗粒体积分数在23%～ 57% 可调。 关键词　化学气相沉积, T iN 涂层, 氧化铝颗粒, 耐热钢基体, 复合材料 中图分类号　TB 33 1, TQ 174. 758 　　在冶金、电力、建材等许多工业部门都存在着高温磨料磨损工况, 这些工况常用的材料是 抗氧化性与热强性较好但抗磨性很差的耐热钢, 由此带来的损失是巨大的。文献[ 1 ] 的研究表 明, 在抗氧化性与热强性好的基体上分布有高温稳定性好、硬度高的硬质相材料具有优良的高 温磨料磨损抗力, 因此拟将氧化铝颗粒分散在耐热钢基体中获得复合材料来解决这一问题。要 将氧化铝颗粒均匀分布在密度与它差别较大且熔点高的耐热钢中并非易事, 通过分析现有颗 粒增强金属基复合材料液相成型技术, 发现铸渗法可较好解决颗粒均匀分散问题, 获得表面耐 [2 ] 磨的复合材料。然而, 氧化铝与耐热钢在短时间接触时是不湿润的 , 而无法实现铸渗, 因此必 需对氧化铝颗粒进行改善湿润性的表面涂层处理。 　　颗粒的表面涂层处理能有效地控制颗粒增强金属基复合材料的界面, 这也是改善复合材 料性能的关键环节, 可现有的适合颗粒表面涂层处理的手段很少, 从方法上看有溶胶凝胶法 与化学镀法, 从可得到的涂层看仅有 2、 2 3、 、 [3～ 5 ] 等很少几种, 远远满足不了界面 SiO A l O N i Cu ( ) [ 6 ] 控制的要求。化学气相沉积技术可获得多种涂层 达七十多种 , 且挠镀性好, 可获得颗粒表 面均匀涂层, 因此开发化学气相沉积技术在颗粒表面处理方面的应用意义重大。 是通过化 T iN 学气相沉积获得的在刀具方面用得最多的耐磨涂层, 它也能显著改善氧化铝与金属间的湿润 [7 ] 性 , 因此本文作者研制了适合颗粒表面涂层处理的化学气相沉积工装, 并在氧化铝颗粒表面 获得了T iN 涂层, 探讨了该涂层对铸渗的影响。 1　实验条件与方法 1. 1　化学气相沉积装置与工艺 　　化学气相沉积的本质是靠高温提供混合气体的激活能, 使之发生化学反应生成固相而沉 积在一定基底上。要实现颗粒的表面涂覆, 需要满足如下基本条件: ( 1) 混合气体的组成与比 例能调节与控制; (2) 反应室的温度能调节与控制; (3) 反应室的气氛能控制; (4) 对于非气体 　　收修改稿、初稿 日期:本课题受西北工业大学凝固技术国家实验室开放基金资助 54 复　合　材　料　学　报 第 15 卷 ( ) 源物质 液体或固体 , 必须转化为气体; ( 5) 气体应穿过颗粒间间隙, 使颗粒表 面都能有涂层, 且应有使颗粒能悬浮的 高压气