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硬质合金刀具涂层之化学气相沉积
发布日期:2013-05-10
作者:株洲三鑫

        硬质合金刀具涂层方法之一是化学气相沉积技术,化学气相沉积英文名为:chemical vapor deposition,简称CVD,是通过化学反映的方式,利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源,在反映器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气-固界面上经化学反映形成固态沉积物的技术。

        其古老原始形态可以追溯到古人类在取暖或烧烤时熏在岩洞或岩石上的黑色碳层,作为现代化学气相沉积技术发展的开始阶段在20世纪50年代主要着重于硬质合金刀具涂层的应用。从20世纪60-70年代以来由于半导体和集成电路技术发展和生产的需要,CVD技术得到了更迅速和更广泛的发展。

        进行化学气相沉积需要具备以下条件:

        一是足够高的温度。混合气体中某种成分分解并与基体表面相互作用形成化合物吸收一定的能量,也就是说,进行上述过程必须有一定的激活能,该激活能必须由加热基体表面获得,因而需要足够高的温度。通常CVD的反映温度在900℃~2000℃,它取决于沉积物的特性。

        二是要有混合气体参加。混合气体主要是惰性气体(如Ar氩),还原气体(如H2)和反应气体(如N2、CH4、CO2、NH3、水蒸气等)。有时采用高饱和蒸气压的液体,把它们加热到一定温度(<60℃),通过载体氢、氩与起泡的液体,从供气系统中把上述蒸气带入沉积反映室。

        化学气相沉积是建立在化学反应基础上通过一个或者多个化学反映实现的沉积,所以要制备特定性能材料首先要选定一个合理的沉积反应。常用的化学气相沉积技术通常有4种反映类型:

        1.热分解反应沉积

        2.氧化反应沉积

        3.还原反应沉积

        4.水解反应

        20世纪60年代以来,CVD技术广泛用于硬质合金可转位刀具的表面处理,1968年,瑞典山特维克向市场推出第一批化学气相沉积TiC涂层硬质合金刀片。此后,美国、日本等国也相继生产同类产品。多年来,化学气相沉积CVD涂层技术不断改进,从最初只制备单一成分涂层发展到多元多曾符合涂层的制备技术,20世纪80年代中后期,美国已经85%的硬质合金刀具工具采用表面涂层处理,其中CVD涂层占大到99%,目前,CVD涂层硬质合金刀片在涂层硬质合金刀具中占到了80%左右的分额。

        硬质合金刀具涂层技术的发展使硬质合金刀具的使用寿命成倍的提高,也是社会经济持续高速发展的使用要求。

 

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