Vliv předpětí na strukturu a mechanické vlastnosti povlaků na bázi TiB2 na bázi Ni, připravených magnetronovým naprašováním
Apr 17, 2019| Vliv předpětí na strukturu a mechanické vlastnosti povlaků na bázi TiB2 na bázi Ni, připravených magnetronovým naprašováním
Série Ni-dotovaných povlaků na bázi TiB2 byla připravena dvojitým terčovým nereaktivním magnetronovým naprašováním. Složení bylo stanoveno rentgenovým energetickým spektrometrem, struktura povlaku byla analyzována rentgenovou difrakcí a rastrovací elektronovou mikroskopií, a tvrdost, modul, lomová houževnatost, přilnavost na bázi filmu a tribologické vlastnosti povlaku byly charakterizovány nano vroubkováním, vtlačením vickers, poškrábáním a třením a opotřebením. Výsledky ukazují, že: tib2-ni povlak připravený tímto způsobem má hexagonální strukturu TiB2 a růstová struktura je velmi hustá, bez zjevné sloupcové růstové struktury a nízké povrchové drsnosti. Tvrdost je větší než 40GPa; Povlak má dobrou lomovou houževnatost. S nárůstem předpětí se zvyšuje lomová houževnatost a soudržná síla. Současně jsou koeficienty tření připravených povlaků v rozmezí 0,5 až 0,6 a míra opotřebení je ve stejném pořadí.
Povlak na bázi TiB2 připravený magnetronovým naprašováním má vysokou tvrdost a vysokou chemickou stabilitu, takže byl široce používán v mnoha aspektech a může být použit k ochraně povrchu řezných nástrojů, forem a leteckých částí. Ačkoli nátěr na bázi tib2 má vysokou tvrdost, materiály s vysokou tvrdostí jsou obvykle křehké a snadno vedou k poruše, když se podrobí deformaci. Nízká houževnatost omezuje použití nátěru na bázi tib2 ve strojírenství a zlepšování jeho houževnatosti se stalo velmi důležitým směrem výzkumu. Obecně vzato, zvýšení houževnatosti bude snadno vést ke snížení tvrdosti a je obtížné dosáhnout obojího.
Kovové a keramické materiály jsou široce používány v mnoha aspektech. Hlavní vlastností kovu je, že má vysokou houževnatost. Keramika má vysokou tvrdost, ale nízkou houževnatost. V posledních letech byly rozsáhle studovány nanokompozitní povlaky z keramiky / kovu připravené zabudováním tvárných materiálů do povlaků na bázi keramiky. Některé studie dopovaly Ni nebo Ti do mnoha karbidů a nitridových povlaků, jako jsou Ni-dopovaný TiC, TiN a CrN, Ti dotovaný SiN atd. Kovové dotování povede ke změnám tvrdosti a houževnatosti. Akbari et al. zjistil, že t-ni-n povlak s tvrdostí větší než 25GPa a dobrou houževnatostí.
Na základě výše uvedeného výzkumu tento dokument studuje různé kovové dotované pro odolnost proti prasklinám TiB2, vliv zjištěného dopingu Ni na účinnost proti praskání je z * zřejmý, ale v předchozích studiích bylo zjištěno, že i když se zlepšují, ale tam jsou zřejmé, sloupcový růst, ukazuje, že výkon povlaku má velký prostor pro zlepšení, na základě tohoto, tento článek přijímá dvojí cíle středního kmitočtu a rf výkon magnetron rozprašovací zařízení změnou substrátu zkreslení TiB2 - Ni nátěr byl připraven různými zaujatost. Byla studována struktura a vlastnosti připraveného povlaku a byly diskutovány vlivy předpětí na jeho růstovou strukturu, tvrdost, lomová houževnatost, přilnavost k filmu a tribologie.
1. Experiment
1.1 suroviny a příprava
Povlak byl připraven s MS450 vysokotlakým zařízením s dvojitým cílem magnetronového naprašování. Změnou předpětí substrátu se na spojovací Eagleho sklo, jednokrystalický Si (100) a vysokorychlostní ocelový substrát M2 nanesl povlak tib2-ni s různým předpětím. Cíl TiB2 (průměr 100 mm, tloušťka 4 mm, čistota 99,9)
1.2 charakterizace nátěru
Použitím rentgenové difrakce typu Bruker D8 (XRD) byla provedena analýza potahovací fáze, režim CuK alfa, theta / theta, nastavena délka kroku na 0,01 ° , rozsah skenování 20 ° až 70 ° . Růstová struktura potahu byla pozorována za použití Hitachi S4800 s vysokým rozlišením pole emisního rastrovacího elektronového mikroskopu (SEM). Zrychlovací napětí bylo 4 kV. Měření tvrdosti povlaku bylo provedeno na vrtacím nástroji MTS NANO G200 nanometr a byla použita diamantová Berkovichova hlava. Aby se snížil vliv substrátu, byla velká hloubka vstřikování z * nastavena na 150 nm (přibližně 1/10 tloušťky filmu). Každý vzorek byl měřen v 8 bodech a zprůměrován a index plasticity byl vypočítán ze zatížení. a vykládání křivek. Revetest Revetest nástroj CSM byl použit k analýze vazebné síly mezi nátěrem a substrátem, a tlaková hlava byla diamantová Rockwell tlaková hlava s poloměrem 200 m. Zatěžovací síla byla 0 ~ 100N a délka zatížení byla 3 mm. Vickersův vtlačovací test s mikrotvrdým testem hv-1000. FEI QuantaTM 250FEG SEM byl použit k charakterizaci morfologie poškrábání a morfologie vickersových vrstev s napětím 5kV. Tribologické vlastnosti nátěru byly charakterizovány strojem pro testování třením CETR umt-3 a byl použit režim pístu s vratným pohybem koule a disku. se provádí při teplotě místnosti a vlhkosti 62,5%. Dvojitá kulička je koule Al2O3 o průměru 6 mm, která je zatížena jako 2N. Vzájemná rychlost a frekvence duální koule jsou 5 cm / s a 5 Hz. Hloubkové rozložení značek opotřebení bylo získáno pomocí kla-tencor alfa. -step IQ povrchový profiler.
2, závěr
(1) Magnetronové rozprašovací zařízení bylo použito pro přípravu NiB dotovaného TiB2 základního povlaku při různých tlacích.
(2) pokud jde o strukturu, všechny připravené povlaky tib2-ni mají pouze hexagonální strukturu TiB2. Povlak s nízkým předpětím má sklon být amorfní a povlak s vysokým předpětím má dobrou krystalinitu. Všechny povlaky mají hustou růstovou strukturu, žádnou patrnou sloupcovitou strukturu a nízkou drsnost (méně než 1 nm).
(3) z hlediska výkonu je tvrdost vyšší než TiB2 a vyšší než 40GPa; Bylo zjištěno, že tažnost je dobrá díky indexu tažnosti a vtlačovacímu testu. Při zkoušce poškrábáním vzrůstá adheze povlaku se zvyšováním tlaku transformátoru, povlak s vysokým předpětím tib2-ni má dobrou adhezi; Z hlediska tribologických vlastností jsou koeficienty tření připravených povlaků mezi 0,5 a 0,6 a míra opotřebení je v rozmezí 1,2 až 15 až 3,2 až 15 m3 / N m, přičemž se udržuje stejná velikost.
(4) studiem struktury a vlastností nátěr tib2-ni, připravený vysokým předpětím substrátu (asi -110v), vykazuje lepší výkon.
IKS PVD ， výroba PVD vakuových dekorativních ， nástrojů ， zařízení pro optické nátěry ， kontakt ： iks.pvd@foxmail.com