涂層硬質(zhì)合金刀具給金屬加工業(yè)帶來了巨大的影響,涂層高速鋼鉆頭的發(fā)展顯然是一個(gè)自然的結(jié)果。在1980年芝加哥展覽會上至少在兩個(gè)展臺上展出了氮化鈦涂層高速鋼齒輪滾刀,但目前尚無商品供應(yīng)。涂層高速鋼滾刀的性能已在幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室作了試驗(yàn)。取得成功的關(guān)鍵在于要同時(shí)解決這樣一些問題,例如涂層的附著強(qiáng)度、涂層在大多數(shù)形狀頗為復(fù)雜的高速鋼刀具的整個(gè)表面上涂復(fù)的均勻性以及涂復(fù)過程中如何保持刀具原熱處理狀態(tài),采用了物物理相沉積法,其溫度較低,不影響鋼的硬度。涂復(fù)后的刀具,涂層厚度均勻,且不產(chǎn)生積屑瘤。涂層材料滲入了高速鋼表層,其厚度隨刀具尺寸大小而變。通常只有幾微米。涂層鉆頭的成本比無涂層的同類鉆頭貴一倍,但在很多場合下,涂層鉆頭的使用壽命增加2-3倍。44、氮化鈦 ( Ti N)薄膜獨(dú)特的性能不僅在機(jī)械工業(yè)和商品的表面裝飾行業(yè)上有著適合的應(yīng)用?；窗插冣伒?/p>

自20世紀(jì)80年代以來，氮化鈦的研究受到了重視。氮化鈦化學(xué)性能穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的耐磨損、耐腐蝕性及良好的生物相容性。在口腔醫(yī)學(xué)中主要應(yīng)用于切削及旋轉(zhuǎn)器械、種植體和義齒等表面鍍膜，以增強(qiáng)其耐磨損性及生物安全性。氮化鈦涂層作為一種新型陶瓷涂層，由于具有高熔點(diǎn)、高硬度、高溫化學(xué)穩(wěn)定性、高耐磨性及高耐腐蝕性能等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于切削刀具、高溫結(jié)構(gòu)材料和抗磨抗蝕部件上。在不銹鋼表面制備一層氮化鈦涂層來進(jìn)行表面改性，可有效提高其表面力學(xué)性能、耐蝕性能和生物兼容性能，有利于不銹鋼在航空航天、艦船兵器、石油化工、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用。常州涂層氮化鈦加工中心采用離子鍍技術(shù)與多弧磁控耦合鍍膜技術(shù)分別在柱塞上涂覆了TiN涂層和DLC涂層。

本文研究了不同程度合金化高速鋼非涂層和物物理相沉積TiN涂層試樣的抗干滑動磨損性能、磨損機(jī)理以及不同高速鋼車刀片切削40Cr、GCr15和1Crl8Ni9Ti不銹鋼時(shí)涂層和非涂層刀具的切削性能。試驗(yàn)表明,TiN涂層高速鋼耐磨性較非涂層鋼提高近一個(gè)數(shù)量級。低合金高速鋼D950和Vasco Dyne的耐磨性不亞于通用高速鋼M2。涂層試樣磨損機(jī)理主要為粘附-接觸疲勞剝落磨損。涂層刀具切削性能較非涂層刀具大為提高。涂層低合金高速鋼刀具性能不亞于涂層通用高速鋼M2。試驗(yàn)結(jié)果表明,TiN涂層的應(yīng)用為高速鋼特別是低合金高速鋼的開發(fā)應(yīng)用提供了廣闊的前景,涂層刀具在中硬及難加工材料的切削加工方面有著應(yīng)用的潛力。

1. 為提高船用低速柴油機(jī)柱塞的耐磨性和柱塞偶件使用壽命，采用離子鍍技術(shù)與多弧磁控耦合鍍膜技術(shù)分別在柱塞上涂覆了TiN涂層和DLC涂層。利用掃描電鏡(SEM)、輪廓儀和X射線衍射儀(XRD)技術(shù)表征了TiN與DLC涂層的微觀形貌、表面粗糙度及物相組成，采用納米壓痕儀檢測了TiN與DLC涂層的納米硬度及彈性模量；運(yùn)用劃痕法和壓痕法測試了TiN和DLC涂層的結(jié)合力，通過往復(fù)磨損試驗(yàn)考察了這2種涂層在空氣中與在重柴油環(huán)境下的摩擦系數(shù)，同時(shí)結(jié)合光學(xué)顯微鏡定性評判TiN和DLC涂層磨損程度，通過臺架試驗(yàn)評價(jià)了TiN涂層與DLC涂層柱塞的實(shí)際磨損情況。結(jié)果表明：這2種涂層晶體生長良好、結(jié)構(gòu)連續(xù)致密，均未出現(xiàn)分層、開裂及剝離的現(xiàn)象，DLC涂層相對光滑，粗糙度Ra為0.10μm,而TiN涂層Ra為0.16μm; DLC涂層表面納米硬度、彈性模量及泊松比均高于TiN涂層；無論在空氣中還是重油環(huán)境下，TiN涂層摩擦系數(shù)均高于DLC涂層，耐磨性低于DLC涂層；臺架試驗(yàn)后TiN涂層柱塞表面出現(xiàn)比較明顯的平行狀溝槽磨痕，而且整體磨損比較嚴(yán)重，而DLC涂層柱塞表面的磨痕非常窄并且淺，不易被發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步證明DLC的耐磨損性能更優(yōu)越。在上世紀(jì)70年代，氮化鈦涂層成功應(yīng)用于刀具等切割加工工具上，促進(jìn)了刀具加工行業(yè)的發(fā)展。

薄膜材料簡介制造業(yè)中高速切削和干式切削等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展對刀具提出了較高的要求，作為刀具涂層的薄膜材料Ti N不僅要具有較高的硬度，而且要具有優(yōu)良的耐磨性、耐熱性、韌性和良好的化學(xué)穩(wěn)定性等。硬質(zhì)薄膜表面涂層可以實(shí)現(xiàn)上述要求。硬質(zhì)薄膜表面涂層通常指為提高構(gòu)件表面耐磨性、耐腐蝕性、耐高溫性而涂覆于構(gòu)件表面的膜層，厚度為幾納米到幾十微米，材料通常是一些由過渡族金屬與非金屬構(gòu)成的金屬間化合物等。這些化合物一般由金屬鍵、共價(jià)鍵、離子鍵，以及離子鍵和金屬鍵的混合鍵鍵合，具有熔點(diǎn)高、硬度大的特征，通常還具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性?；谝陨咸卣骱蛢?yōu)點(diǎn)，硬質(zhì)薄膜表面涂層已被廣泛應(yīng)用于航空、工模具、電子等加工領(lǐng)域，并且在刀具、模具等方面有力推動了制造業(yè)的發(fā)展。氮化鈦是第一種產(chǎn)業(yè)化并被廣泛應(yīng)用的硬質(zhì)薄膜材料。氮化鈦薄膜具有硬度高、耐磨、耐熱、耐腐蝕等特性[1]，為面心立方晶體結(jié)構(gòu)，由金屬鍵、共價(jià)鍵和離子鍵混合而成，同時(shí)具有金屬晶體和共價(jià)晶體的特性。調(diào)整氮化鈦中氮元素的百分含量，可以改變氮化鈦薄膜的顏色，從而達(dá)到理想的美觀效果。上海 刀具氮化鈦加工

氮化鈦具有金屬光澤，可作為仿真的金色裝飾材料，在代金裝飾行業(yè)中具有良好的應(yīng)用前景?；窗插冣伒?/p>

氮化鈦具有耐腐蝕性強(qiáng)、抗氧化性好、化學(xué)穩(wěn)定性高以及電導(dǎo)性好等優(yōu)點(diǎn)。本文以陽極氧化法制得的納米TiO2薄膜、多孔結(jié)構(gòu)和納米管材料為前驅(qū)體,通過氨氣高溫還原氮化法制得了納米氮化鈦薄膜、多孔結(jié)構(gòu)和納米管材料。XRD和EDS分析結(jié)果表明,三種納米結(jié)構(gòu)氮化鈦的化學(xué)組分均只含Ti、N兩種元素,且前驅(qū)體TiO2已經(jīng)被完全轉(zhuǎn)化為氮化鈦,主要以TiN相和Ti2N相存在。SEM結(jié)果表明,高溫氮化得到的三種納米結(jié)構(gòu)氮化鈦仍保持了前驅(qū)體的微觀結(jié)構(gòu),氮化鈦多孔結(jié)構(gòu)和納米管均具有有序陣列特征,納米管管徑和孔道直徑均小于100nm,TiN薄膜表面具有很多大小不均的突起顆粒。四探針法測試得到三種納米氮化鈦的電阻率約為5.0×l0-7?·m,顯示了很好的電子導(dǎo)電性。恒電位階躍測試得到氮化鈦納米管的真實(shí)表面積為1591.2cm2,多孔結(jié)構(gòu)為366.3cm2,薄膜為125.8cm2。采用線性伏安曲線和Tafel曲線研究了制備得到的三種納米結(jié)構(gòu)氮化鈦電極在硫酸溶液中的電化學(xué)析氫性能。研究表明,雖然三種TiO2前驅(qū)體具有較大的比表面積,但由于其導(dǎo)電性較差,導(dǎo)致析氫過電位高,而形成氮化物后則能顯著提高其析氫能力。氮化鈦納米管電極真實(shí)表面積比較大,且高度有序的納米管陣列結(jié)構(gòu),具有比氮化鈦薄膜和多孔結(jié)構(gòu)更好的析氫電催化活性?；窗插冣伒?/p>

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