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9.5 化学气相沉积

9.5 化学气相沉积. 9.5.1 化学气相沉积合成方法发展. 化学气相沉积 --- 通过化学反应的方式,利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源,在反应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应形成固态沉积物的技术。 化学气相沉积的英文词原意是化学蒸汽沉积( Chemical Vapor Deposition, CVD ),因为很多反应物质在通常条件下是液态或固态,经过汽化成蒸汽再参与反应的。. 化学气相沉积的古老原始形态可以追朔到古人类在取暖或烧烤时熏在岩洞壁或岩石上的黑色碳层。

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9.5 化学气相沉积

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  1. 9.5 化学气相沉积

  2. 9.5.1 化学气相沉积合成方法发展 • 化学气相沉积---通过化学反应的方式,利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源,在反应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应形成固态沉积物的技术。 • 化学气相沉积的英文词原意是化学蒸汽沉积(Chemical Vapor Deposition, CVD),因为很多反应物质在通常条件下是液态或固态,经过汽化成蒸汽再参与反应的。

  3. 化学气相沉积的古老原始形态可以追朔到古人类在取暖或烧烤时熏在岩洞壁或岩石上的黑色碳层。化学气相沉积的古老原始形态可以追朔到古人类在取暖或烧烤时熏在岩洞壁或岩石上的黑色碳层。 • 作为现代CVD技术发展的开始阶段在20世纪50年代主要着重于刀具涂层的应用。 • 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。

  4. CVD技术不仅成为半导体超纯硅原料—超纯多晶硅生产的唯一方法,而且也是硅单晶外延、砷化镓等Ⅲ~Ⅴ族半导体和Ⅱ~Ⅵ族半导体单晶外延的基本生产方法。CVD技术不仅成为半导体超纯硅原料—超纯多晶硅生产的唯一方法,而且也是硅单晶外延、砷化镓等Ⅲ~Ⅴ族半导体和Ⅱ~Ⅵ族半导体单晶外延的基本生产方法。 • 在集成电路生产中更广泛的使用CVD技术沉积各种掺杂的半导体单晶外延薄膜、多晶硅薄膜、半绝缘的掺氧多晶硅薄膜;绝缘的二氧化硅、氮化硅、磷硅玻璃、硼硅玻璃薄膜以及金属钨薄膜等。 • 在制造各类特种半导体器件中,采用CVD技术生长发光器件中的磷砷化镓、氮化镓外延层等,硅锗合金外延层及碳化硅外延层等也占有很重要的地位。

  5. 在集成电路及半导体器件应用的CVD技术方面,美国和日本,特别是美国占有较大的优势。在集成电路及半导体器件应用的CVD技术方面,美国和日本,特别是美国占有较大的优势。 • 日本在蓝色发光器件中关键的氮化镓外延生长方面取得突出进展,以实现了批量生产。 • 1968年K .Masashi等首次在固体表面用低汞灯在P型单晶硅膜,开始了光沉积的研究。 • 1972年Nelson和Richardson用CO2激光聚焦束沉积出碳膜,从此发展了激光化学气相沉积的工作。

  6. 继Nelson后,美国S. D. Allen,Hagerl等许多学者采用几十瓦功率的激光器沉积SiC、Si3N4等非金属膜和Fe、Ni、W、Mo等金属膜和金属氧化物膜。 • 前苏联Deryagin Spitsyn和Fedoseev等在20世纪70年代引入原子氢开创了激活低压CVD金刚石薄膜生长技术,80年代在全世界形成了研究热潮,也是CVD领域一项重大突破。CVD技术由于采用等离子体、激光、电子束等辅助方法降低了反应温度,使其应用的范围更加广阔。

  7. 中国CVD技术生长高温超导体薄膜和CVD基础理论方面取得了一些开创性成果。中国CVD技术生长高温超导体薄膜和CVD基础理论方面取得了一些开创性成果。 • Blocher在1997年称赞中国的低压CVD(low pressure chemical vapor deposition,LPCVD)模拟模型的信中说:“这样的理论模型研究不仅仅在科学意义上增进了这项工艺技术的基础性了解,而且引导在微电子硅片工艺应用中生产效率的显著提高。” • 1990年以来中国在激活低压CVD金刚石生长热力学方面,根据非平衡热力学原理,开拓了非平衡定态相图及其计算的新领域,第一次真正从理论和实验对比上定量化的证实反自发方向的反应可以通过热力学反应耦合依靠另一个自发反应提供的能量推动来完成。

  8. 低压下从石墨转变成金刚石是一个典型的反自发方向进行的反应,它依靠自发的氢原子耦合反应的推动来实现。低压下从石墨转变成金刚石是一个典型的反自发方向进行的反应,它依靠自发的氢原子耦合反应的推动来实现。 • 在生命体中确实存在着大量反自发方向进行的反应,据此可以把激活(即由外界输入能量)条件下金刚石的低压气相生长和生命体中某些现象做类比讨论。 • 因此这是一项具有深远学术意义和应用前景的研究进展。

  9. 目前,CVD反应沉积温度的更低温化是一个发展方向,金属有机化学气相沉积技术(MOCVD)是一种中温进行的化学气相沉积技术,采用金属有机物作为沉积的反应物,通过金属有机物在较低温度的分解来实现化学气相沉积。目前,CVD反应沉积温度的更低温化是一个发展方向,金属有机化学气相沉积技术(MOCVD)是一种中温进行的化学气相沉积技术,采用金属有机物作为沉积的反应物,通过金属有机物在较低温度的分解来实现化学气相沉积。 • 近年来发展的等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)也是一种很好的方法,最早用于半导体材料的加工,即利用有机硅在半导体材料的基片上沉积SiO2。PECVD将沉积温度从1000℃降到600℃以下,最低的只有300℃左右,等离子体增强化学气相沉积技术除了用于半导体材料外,在刀具、模具等领域也获得成功的应用。

  10. 随着激光的广泛应用,激光在气相沉积上也都得到利用,激光气相沉积(LCVD)通常分为热解LCVD和光解LCVD两类,主要用于激光光刻、大规模集成电路掩膜的修正以及激光蒸发-沉积。随着激光的广泛应用,激光在气相沉积上也都得到利用,激光气相沉积(LCVD)通常分为热解LCVD和光解LCVD两类,主要用于激光光刻、大规模集成电路掩膜的修正以及激光蒸发-沉积。 • 在向真空方向发展方面出现了超高真空/化学气相沉(UHV/CVD)法。 • 此外,化学气相沉积制膜技术还有射频加热化学气相沉积(RF/CVD)、紫外光能量辅助化学气相沉积(UV/CVD)等其它新技术不断涌现。

  11. 9.5.2化学气相沉积法的概念 • 化学气相沉积---通过化学反应的方式,利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源,在反应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应形成固态沉积物的技术。 • 简单来说就是:两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内,然后他们相互之间发生化学反应,形成一种新的材料,沉积到基片表面上。 • 从气相中析出的固体的形态主要有下列几种:在固体表面上生成薄膜、晶须和晶粒,在气体中生成粒子。

  12. CVD技术的基本要求 为适应CVD技术的需要,选择原料、产物及反应类型等通常应满足以下几点基本要求: • (1)反应剂在室温或不太高的温度下最好是气态或有较高的蒸气压而易于挥发成蒸汽的液态或固态物质,且有很高的纯度; • (2)通过沉积反应易于生成所需要的材料沉积物,而其他副产物均易挥发而留在气相排出或易于分离; • (3)反应易于控制。

  13. CVD技术的特点 CVD技术是原料气或蒸汽通过气相反应沉积出固态物质,因此把CVD技术用于无机合成和材料制备时具有以下特点: • (1)沉积反应如在气固界面上发生则沉积物将按照原有固态基底(又称衬底)的形状包覆一层薄膜。 • (2)涂层的化学成分可以随气相组成的改变而改变从而获得梯度沉积物或得到混合镀层 • (3)采用某种基底材料,沉积物达到一定厚度以后又容易与基底分离,这样就可以得到各种特定形状的游离沉积物器具。

  14. (4)在CVD技术中也可以沉积生成晶体或细粉状物质,或者使沉积反应发生在气相中而不是在基底表面上,这样得到的无机合成物质可以是很细的粉末,甚至是纳米尺度的微粒称为纳米超细粉末。(4)在CVD技术中也可以沉积生成晶体或细粉状物质,或者使沉积反应发生在气相中而不是在基底表面上,这样得到的无机合成物质可以是很细的粉末,甚至是纳米尺度的微粒称为纳米超细粉末。 • (5)CVD工艺是在较低压力和温度下进行的,不仅用来增密炭基材料,还可增强材料断裂强度和抗震性能是在较低压力和温度下进行的。

  15. CVD技术的分类 • CVD技术根据反应类型或者压力可分为 低压CVD(LPCVD) 常压CVD(APCVD) 亚常压CVD(SACVD) 超高真空CVD(UHCVD) 等离子体增强CVD(PECVD) 高密度等离子体CVD(HDPCVD) 快热CVD(RTCVD) 金属有机物CVD(MOCVD) CVD技术

  16. 常用的CVD技术有 • (1)常压化学气相沉积、(2)低压化学气相沉积、(3)等离子体增强化学气相沉积。 表4.2三种CVD方法的优缺点

  17. 9.5.3 化学气相沉积法的原理 1. CVD技术的反应原理 CVD是建立在化学反应基础上的,要制备特定性能材料首先要选定一个合理的沉积反应。用于CVD技术的通常有如下所述五种反应类型。 (1)热分解反应 热分解反应是最简单的沉积反应,利用热分解反应沉积材料一般在简单的单温区炉中进行,其过程通常是首先在真空或惰性气氛下将衬底加热到一定温度,然后导入反应气态源物质使之发生热分解,最后在衬底上沉积出所需的固态材料。热分解反应可应用于制备金属、半导体以及绝缘材料等。

  18. 最常见的热分解反应有四种。 • (a)氢化物分解 • (b)金属有机化合物的热分解 • (c)氢化物和金属有机化合物体系的热分解 • (d)其他气态络合物及复合物的热分解

  19. (2)氧化还原反应沉积 一些元素的氢化物有机烷基化合物常常是气态的或者是易于挥发的液体或固体,便于使用在CVD技术中。如果同时通入氧气,在反应器中发生氧化反应时就沉积出相应于该元素的氧化物薄膜。例如:

  20. 许多金属和半导体的卤化物是气体化合物或具有较高的蒸气压,很适合作为化学气相沉积的原料,要得到相应的该元素薄膜就常常需采用氢还原的方法。氢还原法是制取高纯度金属膜的好方法,工艺温度较低,操作简单,因此有很大的实用价值。例如:许多金属和半导体的卤化物是气体化合物或具有较高的蒸气压,很适合作为化学气相沉积的原料,要得到相应的该元素薄膜就常常需采用氢还原的方法。氢还原法是制取高纯度金属膜的好方法,工艺温度较低,操作简单,因此有很大的实用价值。例如:

  21. (3) 化学合成反应沉积 • 化学合成反应沉积是由两种或两种以上的反应原料在沉积反应器中相互作用合成得到所需要的无机薄膜或其它材料形式的方法。这种方法是化学气相沉积中使用最普遍的一种方法。 • 与热分解法比,化学合成反应沉积的应用更为广泛。因为可用于热分解沉积的化合物并不很多,而无机材料原则上都可以通过合适的反应合成得到。

  22. (4)化学输运反应沉积 • 把所需要沉积的物质作为源物质,使之与适当的气体介质发生反应并形成一种气态化合物。这种气态化合物经化学迁移或物理载带而输运到与源区温度不同的沉积区,再发生逆向反应生成源物质而沉积出来。这样的沉积过程称为化学输运反应沉积。 • 其中的气体介质成为输运剂,所形成的气态化合物称为输运形式。

  23. 这类反应中有一些物质本身在高温下会汽化分解然后在沉积反应器稍冷的地方反应沉积生成薄膜、晶体或粉末等形式的产物。HgS就属于这一类,具体反应可以写成:这类反应中有一些物质本身在高温下会汽化分解然后在沉积反应器稍冷的地方反应沉积生成薄膜、晶体或粉末等形式的产物。HgS就属于这一类,具体反应可以写成: • 也有些原料物质本身不容易发生分解,而需添加另一种物质(称为输运剂)来促进输运中间气态产物的生成。

  24. (5) 等离子体增强的反应沉积 • 在低真空条件下,利用直流电压(DC)、交流电压(AC)、射频(RF)、微波(MW)或电子回旋共振(ECR)等方法实现气体辉光放电在沉积反应器中产生等离子体。 • 由于等离子体中正离子、电子和中性反应分子相互碰撞,可以大大降低沉积温度,例如硅烷和氨气的反应在通常条件下,约在850℃左右反应并沉积氮化硅,但在等离子体增强反应的条件下,只需在350℃左右就可以生成氮化硅。

  25. 一些常用的PECVD反应有:

  26. (6)其他能源增强反应沉积 • 随着高新技术的发展,采用激光增强化学气相沉积也是常用的一种方法。例如: • 通常这一反应发生在300℃左右的衬底表面。采用激光束平行于衬底表面,激光束与衬底表面距离约1mm,结果处于室温的衬底表面上就会沉积出一层光亮的钨膜。 • 其他各种能源例如利用火焰燃烧法,或热丝法都可以实现增强反应沉积的目的。

  27. 化学气相沉积是把含有构成薄膜元素的气态反应剂的蒸汽及反应所需其它气体引入反应室,在衬底表面发生化学反应,并把固体产物沉积到表面生成薄膜的过程。化学气相沉积是把含有构成薄膜元素的气态反应剂的蒸汽及反应所需其它气体引入反应室,在衬底表面发生化学反应,并把固体产物沉积到表面生成薄膜的过程。 • 不同物质状态的边界层对CVD沉积至关重要。 • 所谓边界层,就是流体及物体表面因流速、浓度、温度差距所形成的中间过渡范围。 • 图1显示一个典型的CVD反应的反应结构分解。首先,参与反应的反应气体,将从反应器的主气流里,借着反应气体在主气流及基片表面间的浓度差,以扩散的方式,经过边界层传递到基片的表面,这些达到基片的表面的反应气体分子,有一部分将被吸附在基片的表面上图1(b)。 • 2. CVD技术的热动力学原理

  28. 当参与反应的反应物在表面相会后,借着基片表面所提供的能量,沉积反应的动作将发生,这包括前面所提及的化学反应,及产生的生成物在基片表面的运动(及表面迁移),将从基片的表面上吸解,并进入边界层,最后流入主体气流里,如图1 (d)。这些参与反应的反应物及生成物,将一起被CVD设备里的抽气装置或真空系统所抽离,如图1(e)。 图1 化学气相沉积的五个主要的机构 (a)反应物已扩散通过界面边界层;(b)反应物吸附在基片的表面; (c)化学沉积反应发生;(d) 部分生成物已扩散通过界面边界层;(e)生成物与反应物进入主气流里,并离开系统

  29. 输送现象 • 以化学工程的角度来看,任何流体的传递或输送现象,都会涉及到热能的传递、动量的传递及质量的传递等三大传递现象。 • (1)热量传递热能的传递主要有三种方式:传导、对流及辐射。因为CVD的沉积反应通常需要较高的温度,因此能量传递的情形,也会影响CVD反应的表现,尤其是沉积薄膜的均匀性

  30. 热传导是固体中热传递的主要方式,是将基片置于经加热的晶座上面,借着能量在热导体间的传导,来达到基片加热的目的,如图2所示。以这种方式进行的热能传递,可以下式表示。热传导是固体中热传递的主要方式,是将基片置于经加热的晶座上面,借着能量在热导体间的传导,来达到基片加热的目的,如图2所示。以这种方式进行的热能传递,可以下式表示。 • 单位面积的能量传递= • 其中:kc为基片的热传导系数, △T为基片与加热器表面间的温度差, △X则近似于基片的厚度。 图2 以热传导方式来进行基片加热的装置

  31. 物体因自身温度而具有向外发射能量的本领,这种热传递的方式叫做热辐射。热辐射能不依靠媒介把热量直接从一个系统传到另一个系统。但严格的讲起来,这种方式基本上是辐射与传导一并使用的方法,如图3。辐射热源先以辐射的方式将晶座加热,然后再由热的传导,将热能传给置于晶座上的基片,以便进行CVD的化学反应。下式是辐射能的传导方程式。物体因自身温度而具有向外发射能量的本领,这种热传递的方式叫做热辐射。热辐射能不依靠媒介把热量直接从一个系统传到另一个系统。但严格的讲起来,这种方式基本上是辐射与传导一并使用的方法,如图3。辐射热源先以辐射的方式将晶座加热,然后再由热的传导,将热能传给置于晶座上的基片,以便进行CVD的化学反应。下式是辐射能的传导方程式。 单位面积的能量辐射=Er=hr(Ts1- Ts2) • 其中:hr为“辐射热传系数”; Ts1与Ts2则分别为辐射热原及被辐射物体表面的温度。

  32. 图3 以热辐射为主的加热

  33. 对流是第三种常见的传热方式,流体通过自身各部分的宏观流动实现热量传递的过程。它主要是借着流体的流动而产生。对流是第三种常见的传热方式,流体通过自身各部分的宏观流动实现热量传递的过程。它主要是借着流体的流动而产生。 • 依不同的流体流动方式,对流可以区分为强制对流及自然对流两种。 • 前者是当流体因内部的“压力梯度”而形成的流动所产生的;后者则是来自流体因温度或浓度所产生的密度差所导致的。 • 单位面积的能量对流=Ecov=hc(Ts1- Ts2) • 其中:hc即为“对流热传系数”

  34. (2)动量传递 • 图4显示两种常见的流体流动的形式。其中流速与流向均平顺者称为“层流”;而另一种于流动过程中产生扰动等不均匀现象的流动形式,则称为“湍流”。 • 在流体力学上,人们习惯以所谓的“雷诺数”,来作为流体以何种方式进行流动的评估依据。它估算的方式如下式所示 • 其中d微流体流经的管径,ρ为流体的密度,ν为流体的流速,而μ则为流体的粘度。

  35. 图4 两种常见的流体流动形式

  36. 基本上,CVD工艺并不希望反应气体以湍流的形式流动,因为湍流会扬起反应室内的微粒或微尘,使沉积薄膜的品质受到影响。基本上,CVD工艺并不希望反应气体以湍流的形式流动,因为湍流会扬起反应室内的微粒或微尘,使沉积薄膜的品质受到影响。 • 图5(a)显示一个简易的水平式CVD反应装置的概念图。其中被沉积的基片平放在水平的基座上,而参与反应的气体,则以层流的形式,平行的流经基片的表面。 图5 流体流经固定表面时所形成的边界层δ及δ与移动方向x之间的关系

  37. (3)质量的传递 • 如上所述,反应气体或生成物通过边界层,是以扩散的方式来进行的,而使气体分子进行扩散的驱动力,则是来自于气体分子局部的浓度梯度。

  38. 2.CVD动力学 • CVDSiO2沉积,是一个典型的CVD反应的例子。图7显示CVDSiO2以TEOS为反应气体进行沉积时,其沉积速率与反应的操作温度之间的关系。 • 很明显的,基本上CVDSiO2的沉积速率,将随着温度的上升而增加。但当温度超过某一个范围之后,温度对沉积速率的影响将变得迟缓且不明显。

  39. 简单地说,CVD反应的进行,涉及到能量、动量、及质量的传递。反应气体是借着扩散效应,来通过主气流与基片之间的边界层,以便将反应气体传递到基片的表面。简单地说,CVD反应的进行,涉及到能量、动量、及质量的传递。反应气体是借着扩散效应,来通过主气流与基片之间的边界层,以便将反应气体传递到基片的表面。 • 接着因能量传递而受热的基片,将提供反应气体足够的能量以进行化学反应,并生成固态的沉积物以及其他气态的副产物。 • 前者便成为沉积薄膜的一部分;后者将同样利用扩散效应来通过边界层并进入主气流里。至于主气流的基片上方的分布,则主要是与气体的动量传递相关。

  40. 因为这几个在图1里所提及的反应步骤,彼此是相互串联的,所以CVD反应的反应速率决定步骤,便取决于这几个步骤里面最慢的一项。其中最值得注意的是反应气体的扩散因为这几个在图1里所提及的反应步骤,彼此是相互串联的,所以CVD反应的反应速率决定步骤,便取决于这几个步骤里面最慢的一项。其中最值得注意的是反应气体的扩散 • 由图4.6知道,反应气体通过边界层的步骤,可以用式4-40来表示。假设这个气体流量为F1,而气体分子在基片表面进行化学反应所消耗的数量,以F2来代表。则这个流量可以写为 F2=KrCs (4-40) 式中,Kr为沉积反应的反应速率常数;Cs则是反应气体在基片表面的浓度。

  41. 当图4.6的沉积反应达到平衡时,F1=F2。经整理,当CVD反应打稳定状态时,Cs可以用下式来表示 • (4-12) (4-41) • (4-42)

  42. 其中式4-42所表示的是另一项无因此准数,称为雪木数(sherwood number),以Sh来代表它。当Sh >> 1,或(D/δ) << Kr时,式4-41及式4-42则可以写为Cg≈Cs; • 反之,当Sh>>1或(D/δ)<<Kr时,式(4-12)及式(4-41) 则可写为Cs≈0。

  43. 这两个雪木数的极端情况告诉说明,当图4.6的扩散速率表面的化学反应还来得快得多时,基片表面的气体密度Cs ,将趋近于主气流里的气体密度Cg,如图4.8(a)所示;反之,当表面的化学反应较扩散还快很多时,因为扩散速率不足以提供足量的反应气体供沉积反应进行,基片表面的气体密度Cs将趋近于零,如图4.8(b)。因为CVD反应的速率决定步骤在最慢的那一项,图4.8(a)在Sh1所发生的情形,因取决于CVD反应的速率,所以称为“表面反应限制”;另一个在Sh1所繁盛的情形,如图4.8(b),因涉及气体扩散的能力,故称为“扩散限制”,或“质传限制”。

  44. 图4.8 (a) CVD反应为表面反应限制时和 (b)当CVD反应为扩散限制时, 反应气体从主气流里经边界层往基片表面扩散的情形

  45. 因此,CVD反应的沉积速率及温度的控制到底应该在哪一个范围之内,所应考虑的参数及情况,将比这里所提及的还要繁琐一些。因此,CVD反应的沉积速率及温度的控制到底应该在哪一个范围之内,所应考虑的参数及情况,将比这里所提及的还要繁琐一些。 • 经以上的说明,可以将CVD的原理简单的归纳如下: • (1)CVD沉积反应是由5个相串联的步骤所形成的。其速率的快慢取决于其中最慢的一项,主要是反应物的扩散及CVD的化学反应。 • (2)一般而言,当反应温度较低时,CVD将为表面反应限制所决定;当温度较高时,则为扩散限制所控制(但并不是绝对的)。

  46. 4.2.3化学气相沉积法的适用范围 1. 在切削工具方面的应用 • 用CVD涂覆刀具能有效地控制在车、铣和钻孔过程中出现的磨损,在这里应用了硬质台金刀具和高速钢刀具。特别是车床用的转位刀片、铣刀、刮刀和整体钻头等。 • 使用的涂层为高耐磨性的碳化物、氯化物、碳氯化台物、氧化物和硼化物等涂层。TiN与金属的亲和力小,抗粘附能力和抗月牙形磨损性能比TiC涂层优越,因此,刀具上广泛使用的是TiN涂层。 • 目前,国外先进工业国家在齿轮上也广泛使用涂层刀具,估计约有80%的齿轮滚刀和40% 的插齿刀使用了TiN涂层,涂覆后,这些刀具的寿命增加了4~8倍.并且提高了进给量和切削速度,刀具的抗月牙形磨损性能也显著提高。

  47. 为了提高涂层刀具的使用性能,除了单涂层外,近年来还发展了双涂层、三涂层及多涂层的复合涂层刀片。 为了提高涂层刀具的使用性能,除了单涂层外,近年来还发展了双涂层、三涂层及多涂层的复合涂层刀片。 • 常用的双涂层有TiC-TiN、TiC-Al2O3等涂层。 • 三涂层的组合方式很多,例如,TiC-Ti(C、N)-TiN ,TiC-Ti(C、N)-Al2O3等涂层,这些相互结合的涂层改善了涂层的结合强度和韧性,提高了耐磨性。 • 美国的涂层铣刀片使用了Al2O3,TiN-TiC复台涂层,基体为专用的抗塑性变形硬质合金。有很好的切削性能,TiC涂层和外层的Al2O3结台,抗磨损性能优于Si3N4,能显著减少月牙形磨损。

  48. 化学气相沉积层降低磨损的作用为: • 切削开始时,切削与基体的直接接触减小,这样刀具和工件之间的扩散过程降低,因此降低了月牙形磨损。即使突破了表面涂层,仍然能阻挡进一步的磨损,保留的涂层仍然能支持切削工件。 • 重要的是降低了切屑和刀具之间的摩擦因数,这样产生的热减少,因此,磨损小。 • 与基体材料相比,沉积层的导热性更小,使更多的热保留在切屑和工件中,这样降低了磨损效应,使寿命得到提高,明显降低了成本,在切削加工材料时能获得最好的效果。

  49. 不足之处: • 一是CVD工艺处理温度高,易造成刀具变形和材料抗弯强度的下降; • 二是薄膜内部为拉应力状态,使用中易导致微裂纹的产生; • 三是CVD工艺所排放的废气、废液会造成工业污染,对环境有一定影响,必须注意通风及防污染处理。

  50. (1)与基体材料的结合力好,因此在成形时能转移所产生的高摩擦-剪切力。(1)与基体材料的结合力好,因此在成形时能转移所产生的高摩擦-剪切力。 • (2)有足够的弹性.模具发生少的弹性变形时.不会出现裂纹和剥落现象。 • (3)减少了成形材料的粘着.因此降低了“咬舍”的危险。 • (4)好的润滑性能,它能降低模具的磨损并能改善成形工件的表面质量。 • (5)高的硬度,它能降低磨粒磨损

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