薄膜在机械领域的应用.ppt

李贵才 第一页，编辑于星期五：二十二点 四十七分。 超硬薄膜材料 金刚石薄膜 类金刚石薄膜（DLC） 立方氮化硼(c-BN)薄膜 碳氮薄膜 智能薄膜材料 形状记忆合金薄膜 纳米薄膜材料 第二页，编辑于星期五：二十二点 四十七分。 手段和目的：采用化学的、物理的方法改变材料或工件表面的化学成分或组织结构以提高机器零件或材料性能。 方法：包括化学热处理(渗氮、渗碳、渗金属等);表面涂层(低压等离子喷涂、低压电弧喷涂、激光重熔复合等薄膜镀层(物理气相沉积、化学气相沉积等)和非金属涂层技术等。 作用：赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射、导电、导磁等各种新的特性。使原来在高速、高温、高压、重载、腐蚀介质环境下工作的零件，提高了可靠性、延长了使用寿命。 第三页，编辑于星期五：二十二点 四十七分。 应用概况 目的 基材 表面膜 应用 方法 耐腐蚀 高强度钢 低碳钢 不锈钢 特殊钢 磁性铁合金 Al,C An Ti Cr Ta 螺栓，一般结构件，飞机与航天器，船舶骑车等 离子镀 溅射镀膜 离子注入 等离子增强PVD（CVD） 离子束混合 电镀等 耐热 钢材 Al及其合金 Al,C W,Ta,Ti 排气管，汽车航空发动机，高温喷气喷嘴 同上 耐磨 各种钢材 TiN，TiC Ti-B，Ti Cr，Ta 切削刀具，刃具 成型工、模具 轧辊 轴套，轴承 同上 耐氧化 各种钢材 Al Ti Cr 高温气体排气管 成型工、模具 轧辊 同上 光泽性 不锈钢 低碳钢 黄铜 Au，Ag，Al，TiN CrN 首饰，装饰品，钟表眼镜架，汽车零部件，一般电镀件 同上 润滑性 各种钢材 黄铜 TiC C MoS2 WS2 轴承，轴套，旋转套筒，转子 同上 第四页，编辑于星期五：二十二点 四十七分。 超硬薄膜材料 金刚石薄膜 制备： 采用高温高压方法人工合成的工业金刚石大都是粒度较小的粉末状的产品，只能做磨料和工具。 采用化学气相沉积（CVD）方法制备的金刚石膜提供了利用金刚石所有优异物理化学性能的可能性。可以沉积在硬质合金刀片或回转式刀具上。 性能： 金刚石膜所具有的最高硬度、最高热导率、极低摩擦系数、很高的机械强度和良好化学稳定性，使其成为最理想的工具和工具涂层材料。 应用：金刚石薄膜在机械方面的应用是作刀具、模具及耐磨器件上的涂层。目前，金刚石薄膜涂层工具主要上市产品：金刚石膜涂层硬质合金车刀、铣刀、麻花钻头、端铣刀等等。从目前国内外市场的销售情况来看，销售量最大的是端铣刀、钻头和铣刀。 第五页，编辑于星期五：二十二点 四十七分。 金刚石钹形磨轮 金刚石切磨片 金刚石锯片 金刚石钻头 金刚石薄膜涂层硬质合金工具的一个问题是金刚石膜与硬质合金的结合力还需要进一步提高 。 第六页，编辑于星期五：二十二点 四十七分。 类金刚石薄膜（DLC） 制备： DLC是一种以碳或以碳和氢为主要成分的非晶碳基薄膜材料。制备方法包括CVD（离子束辅助，直流等离子体，射频等离子体和微波放电等）和PVD（阴极电弧沉积，溅射碳靶和脉冲激光熔融等）方法。 性能：与金刚石膜的性质很相近，具有很多优良的力学、电学、光学、热学和声学等物理性质，如高硬度、耐磨损、表面光洁度高、低电阻率、高透光率，又有十分好的化学稳定性。极高的硬度(具有接近金刚石的高硬度)和优异的抗磨损性能，适于作切削刀具、轴承、齿轮及活塞等易磨损机件的镀层；耐腐蚀(防酸、防碱)性能好，可以防止酸、碱及有机试剂的侵蚀；摩擦系数低(0.005~0.002)，表面非常平滑，在装饰工业及生命科学等领域都具有很好的应用前景 应用：作为功能薄膜和保护薄膜，其广泛应用于机械、电子、光学、医学、航天等领域中。 机械领域如：DLC硬质合金刀具，DLC纤维砂轮，可以对各种难加工材料和硬脆材料进行精密加工和纳米加工。用作刀具涂层，能提高刀具寿命和刀具边缘的硬度，减少刃磨时间，节约成本。用作量具表面涂层，不致于使其改变尺寸和划伤表面。 它良好的化学稳定，防止酸碱及有机溶液侵蚀，适用于化工机械部件和多种装饰件的镀层。 第七页，编辑于星期五：二十二点 四十七分。 DLC 膜在机械领域上的应用 1.钻头、铣刀 DLC 膜可以应用于钻头和铣刀上, 特别是掺杂金属的 DLC 膜, 它不仅具有高的硬度, 还具有低的摩擦系数、抗有色金属粘结。 广州有色金属研究院进行了在铣刀上镀 TiAlN+DLC 膜, 在加工有色金属时明显提高使用寿命及加工质量。 2.光盘模具及其辅助模具 光盘模具是生产 CD、CDR、DVD 的 重要工具 ,