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在机械工业中,硬质涂层可以使切削工具、模具和机械零件的表面增强,对于提高其性能和使用寿命具有重大的意义。为了促进我国机械工业的发展,我们要不断研究提高工模具使用性能的方法,发展涂层技术,制造出性能更好,寿命更长的硬质涂层。 本论文主要是结合实际的工业生产,利用化学气相沉积(CVD)沉积TiC/TiCN/TiN复合涂层,研究提高刀具表面硬度和耐磨性的工艺。实验采用自主研发的CXV-I型设备,M2高速钢为基体材料,TiCl4、N2、CH4、H2作为反应前驱体,制备TiC/TiCN/TiN复合涂层,并研究沉积工艺参数,如沉积温度、气体流量比对复合涂层微观结构影响。利用维氏硬度计和多功能高载材料摩擦试验机测试复合涂层的硬度和耐磨性,并研究了涂层磨损机理。利用电化学工作站研究了复合涂层的耐蚀性能,从极化曲线上分析涂层的腐蚀速度。本论文的主要结论: 1)利用化学气相沉积(CVD)沉积的TiC、TiCN、TiN单层涂层,随着沉积参数的不同,微观结构各有不同,硬度也不相同。对于TiC涂层,当Ti/C比接近1时,涂层具有最高的硬度。对于TiCN涂层,随着CH4/N2的增大,涂层衍射峰往小角度偏移,涂层硬度先增大后减小,当CH4/N2为1时,涂层硬度达到最大。对于TiN涂层,当沉积温度在1000℃时,出现了星型结构。分析了影响涂层硬度的原因:晶体取向和晶体尺寸、表面粗糙度、表面致密度。 2)将三层涂层按相应的工艺参数复合,得到TiC/TiCN/TiN复合涂层,涂层颗粒以锥状多面体结构为主,且随着N2/H2比的增大,TiN颗粒尺寸呈逐渐增大趋势。当N2/H2为2时,晶体以(200)为择优面,并且硬度最高。 3)对复合涂层进行摩擦磨损和电化学测试,发现当N2/H2为2时,涂层的摩擦系数最小,耐磨性能最好。并且N2/H2为2时,腐蚀速度最小,耐蚀性能最好。