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非平衡闭合磁场磁控溅射设备的设计、制造及应用

作　者: 赵广彬
导　师: 沈保罗；王世雄
学　校: 四川大学
专　业: 材料工程
关键词: 离子镀磁控溅射设计应用 TiCN涂层刀具
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

离子镀技术是表面工程技术中发展比较快的学科之一。无论是在机械行业、冶金工业和航天领域,都获得了广泛的应用。本文在比较现有工具离子镀设备与技术的优缺点的基础上,根据国内外的研究成果和作者积累的实践经验设计了一套全新的非平衡闭合磁场磁控溅射设备。这台设备有两个单靶直流溅射源和两个孪生靶中频溅射源,并在其中引进入了一个高强度离化源,克服了磁控溅射中离化率低、溅射速率慢、反应溅射能力弱的缺点。用这台设备可以进行多元多层复合膜的研究开发。如在工具表面沉积TiAlN、TiCrN、TiN、TiC、TiCN的单层膜或多层复合膜,以及其它的单质膜或合金膜。利用研制的非平衡闭合磁场溅射离子镀设备在高速钢和硬质合金刀具表面制备出TiC、TiCN和TiN等复合涂层。研究了复合涂层的显微组织、硬度以及与基体的结合力。切削试验表明,用该设备开发的TiCN复合涂层硬质合金数控刀具的切削性能与进口刀具相当;TiCN复合涂层硬质合金阶梯钻比无涂层硬质合金阶梯钻的寿命提高4倍以上。

全文目录

中文摘要  2-3
英中摘要  3-6
第一章绪论  6-22
  1．1 表面工程技术工艺技术的近代发展  6-8
    1．1．1 激光束引发了新进展  6
    1．1．2 电子束导致了新进步  6-8
    1．1．3 离子束取得的新成就  8
    1．1．4 三束强化气相沉积技术  8
  1．2 薄膜技术  8-13
    1．2．1 等离子体及其特征  10-12
    1．2．2 辉光放电  12-13
    1．2．3 弧光放电  13
  1．3 离子镀技术  13-20
    1．3．1 多弧离子镀  15-16
    1．3．2 空心阴极放电离子镀  16-17
    1．3．3 磁控溅射离子镀  17-18
    1．3．4 离子注入  18-20
  1．4 工具行业刀具离子镀现况和发展趋势  20-22
第二章非平衡闭合磁场磁控溅射设备的研制  22-30
  2．1 设计方案  22
  2．2 非平衡闭合磁场溅射离子镀简介  22
  2．3 技术指标  22-23
  2．4 设备几个关键尺寸的理论计算  23-25
    2．4．1 真空室壳体壁厚的理论计算  23-24
    2．4．2 真空室上下平板法兰的厚度的理论计算  24
    2．4．3 真空机组的理论计算  24-25
  2．5 部分设计图  25
  2．6 设备外貌图  25
  2．7 设备内部图  25
  2．8 设备达到的性能  25-30
第三章非平衡闭合磁场磁控溅射设备的应用  30-42
  3．1 工艺实验  30
    3．1．1 工艺流程  30
    3．1．2 工艺参数  30
  3．2 工艺实验研究及分析  30-37
    3．2．1 涂层的X衍射分析  30-32
    3．2．2 涂层的断口分析  32-33
    3．2．3 涂层的厚度及 C、N的影响  33-34
    3．2．4 复合膜与基体结合强度的测定与分析  34-36
    3．2．5 涂层时温度的控制  36-37
  3．3 复合涂层硬质合金刀具的切削实验  37-39
    3．3．1 复合涂层硬质合金螺纹刀具的切削试验  37-38
    3．3．2 涂层硬质合金螺纹梳刀P8N1-7的切削试验  38
    3．3．3 涂层硬质合金螺纹梳刀P5BN1-5的切削试验  38-39
    3．3．4 复合涂层硬质合金阶梯钻的切削试验  39
  3．4 批量进行硬质合金刀具复合涂层时的工艺特点与质量检查  39-40
    3．4．1 生产能力  39
    3．4．2 工艺特点  39-40
    3．4．3 复合涂层硬质合金刀具的质量检查  40
  3．5 国内外技术情况分析  40-41
  3．6 经济(或社会)效益预测分析  41-42
第四章结论  42-43
参考文献  43-45
附录  45-66
声明  66-67
致谢  67

非平衡闭合磁场磁控溅射设备的设计、制造及应用

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