纳米复合硬质涂层

纳米复合硬质涂层1目录原理性能应用制备纳米复合硬质涂层2由一些镶嵌在非晶基体里、其晶粒尺度在纳米范围的晶粒组成。两种材料即结晶相和非晶相同时沉积通过相分离形成纳米复合材料。纳米复合涂层原理：纳米复合硬质涂层3

基于加入稳定的氧化物形成元素到TiN的思想，人们尝试共沉积了TiN/Si3N4,与TiAlN,TiZrN及其他单相硬质材料相对照，Si不能替代TiN中的阵点位置。根据平衡条件下Ti-Si-N不存在任何三元稳定相，当沉积TiN过程中，加入Si会形成两相TiN/Si3N4涂层。

在复合薄膜制备方法中，等离子化学气相沉积(PACVD最早应用于制备nc-TiN／SiN4、nc-TiN-BN和nc-TiA1SiN薄膜。

复合硬质涂层的制备纳米复合硬质涂层4复合硬质涂层的制备

如VeprekS和ShizhiL等人采用PACVD方法，以SiCh、SiH、TiCh、H2为反应气体，在550～600。C的沉积温度下制备了nc-TiN／a-SiN薄膜。缺点：制备过程中反应气会腐蚀膜和设备，造成环境污染甚至火灾的危险。温度达500～600。C以促使纳米晶粒的生长，而过高的沉积温度会造成基材软化、尺寸精度下降等问题。纳米复合硬质涂层5复合硬质涂层的制备

研究表明，制备纳米复合膜的关键在于快速形成晶核的同时保证晶粒尺寸的低速增长，因此降低沉积温度是其技术的关键，实验表明，磁控溅射技术是低温沉积最有效的方法。

如反应磁控溅射沉积广泛应用于制备MeC/DIC(类金刚石碳膜)。采用这种术其沉积温度可低于150~C。

通过制备试验还发现，当基体温度高于400。C时，合成膜的硬度会降低。由此可见沉积温度对纳米复合膜的硬度影响甚大。纳米复合硬质涂层6复合硬质涂层的制备

同时，多种技术的复合在纳米复合薄膜制备中也体现出独特的优势(如磁控溅射法与脉冲激光技术的结合)。VoevodinAA等人采用脉冲激光沉积技术(PLD)和磁控溅射技术相结合分别制备了TiC／DLC、WC／DLC／WS2纳米复合膜。

由于采用这种复合技术使得沉积时的基体温度低于100。C，因而该法成为制备W-C-S系列纳米复合膜的主要方法。MengWJ等人采用射频耦合辅助(ICP)PVD／CVD技术与反应磁控溅射技术相结合制备Ti／a-C：H纳米复合膜也取得良好效果。

纳米复合硬质涂层7复合硬质涂层的制备

目前也有者用溶胶一凝胶法制备的纳米复合薄膜主要有Co(Fe，Ni，Mn)／Si02，CdS(znS，PbS)／Si02

。纳米复合硬质涂层8复合硬质涂层的制备制备的普遍原理复合体中的一相必须足够硬以承受负载，过度金属氧化物和碳化物以及一些主族氧化物都是合适的候选材料复合体中的一相必须提供结构的柔韧性以起到纳米结合剂作用，非晶材料Si3N4,a-c,a-c:H等最适合于这一目的相间的互不相溶是确保弹性性质从一相到另一相发生突变的前提条件纳米复合硬质涂层9代表耐磨性极好硬度极高摩擦系数低耐高温脱模容易，改善拉伸五金冲压、成型的润滑问题不容易氧化，改善干切削和压铸成型问题纳米涂层的物理特性及与之相对应的优点

纳米复合硬质涂层10可有效防止因高温导致硬质合金刀具的钴元素流失；改善压铸出现的热龟裂问题化学屏障/导热率低厚度小涂层后不影响产品最终尺寸（0.5～7um）纳米涂层的物理特性及与之相对应的优点抗氧化性保护涂层纳米复合硬质涂层11纳米涂层的物理特性及与之相对应的优点纳米复合硬质涂层12纳米涂层在刀具上的应用

纳米涂层刀具，比普通涂层刀具使用效果更佳纳米复合硬质涂层13拉伸涂层

TP3700很好的拉伸涂层，其硬度可达到Hv3700，但摩擦系数可低于0.2。纳米复合硬质涂层14在压铸模具上的应用

优点：

1、显著提高合金压铸模的抗热熔损性能

2、改善脱模和抗腐蚀性能

3、提高合金压铸模的抗热疲劳性能

4、颜色明显，用户可以根据涂层颜色的变化而及时返涂，以保护贵重精密模具。

5、显著提高合金压铸模的使用寿命。

纳米复合硬质涂层15在塑料磨具上的应用