高速钢纺织刀片离子镀TiN实验.docVIP

高速钢刀片离子镀膜及性能测试实验报告 相关课程 姓 名 班 级 时 间 评 分 材料腐蚀与防护，表面工程概论，金属材料学 乔善龙 09金属本 2012、4、28 实验内容 高速钢纺织刀片真空离子镀TiN膜工艺； 镀层抗磨损性能测试； 镀膜刀片基体及结合界面金相组织分析； 镀膜刀片抗腐蚀性测试。 实验原理 真空离子镀TiN膜原理及工艺参数； 抗磨损性能测试方法； 电化学抗腐蚀性测试原理； 2.1：镀膜原理 多弧离子镀的蒸发源是由水冷阴极、磁场线圈、引弧电极等组成。阴极材料即是镀膜材料。在0.1pa到10pa 正空条件下，接通电源并使引弧电极与阴极瞬间接触，在引弧电极离开的瞬间，由于导电面积的迅速缩小，电阻增大，局部区域温度迅速升高，致使阴极材料融化，形成液桥导电，最终形成爆发性的金属蒸发，在阴极表面形成局部的高温区，产生等离子体，将电弧引燃，低压大电流的电源维持弧光放电的持续进行。在阴极表面形成许多明亮的移动变化的小点即阴极弧斑。阴极弧斑是存在于极小空间的高电流密度、高速变化的现象。阴极弧斑的尺寸极小，每个弧斑存在的时间很短，在其爆发性地离化发射离子和电子，将阴极材料蒸发后，在阴极表面附近，金属离子形成空间电荷，又建立起弧斑产生的条件，产生新的弧斑，众多的弧斑持续产生，保持了电弧总电流的稳定。阴极材料以每一个弧斑60﹪-90﹪的离化率蒸发沉积于基体表面形成膜层。阴极弧斑的运动方向和速度受磁场的控制，适当的磁场强度可以使弧斑细小、分散，对阴极表面实现均匀刻蚀。多弧离子镀的基本原理就是把金属蒸发源（靶源）作为阴极，通过它与阳极壳体之间的弧光放电，使靶材蒸发并离化，形成空间等离子体，对工件进行沉积镀覆。 2.2：镀膜刀片耐磨原理 TIN膜比高速钢基体耐磨，在相同实验条件下，镀膜高速钢刀片比未镀膜高速钢刀片磨损量小。 TIN膜耐腐蚀原理及镀膜工艺 纺织刀片的清理 取纺织刀片用细砂纸将刀片表面的锈迹和污渍清理干净后用脱脂棉沾取丙酮溶液擦拭刀片，之后将刀片放入超声波清洗机中清洗一定时间后取出，用吹风机吹干刀片。用细铁丝挂刀片放在旁边留用。 2.3：极化曲线测试原理 根据电化学反应在导体界面上发生的又电子参加的氧化反应或还原反应。电极本身是传递电子的介质，又是电化学反应的反应点。通常将电流通过电极与溶液界面发生的一连串变化的总和称为电极反应。通过控制电极反应速度的方式来获得所需的过电位信息，从而得到金属腐蚀过程的特征。并由电化学工作站绘制腐蚀极化曲线，得到镀膜高速钢与为镀膜高速钢腐蚀电流、自腐蚀电位等信息。 2.4：镀膜实验多功能离子镀膜机操作要点 确认各开关置于“关”位置。 合上各空气开关。 开电源、开气泵、开水泵，待指示灯亮后，开维持泵、开扩散泵（扩散泵加热50分钟后处于工作状态） 开放气阀，打开炉门，装入工件，工件悬挂高度与钛靶一致，检查工件转动情况，各工件之间工件与转架不得有碰撞现象。 关闭炉门，开机械泵，开旁通阀。开钟罩阀 开压强控制仪。当P≤2×102Pa时，开旁通阀。开罗兹泵 当P≤1×100Pa时，关钟罩阀，开系统阀，开高阀 P≤1×10-1Pa时，关系统阀，关罗兹泵，关机械泵（当工件较大时，开加热，开转动） 当P≤8×10-3Pa时，开氩气、氮气、钢瓶阀开关 开氩气流量计电源，开关置于“阀控”处，调节电位器，冲入氮气，使压力达到要求 开转动电源，设定转动频率15-20之间，按确认键，加载 开偏压电源开关，调节百分比“60”，档位“B”，调节电位器，是电压值在设定范围内 开引弧电源，电压在100V以上 开弧源1，引弧，调节时间，计时，观察电压、电流 开弧源2，引弧，关引弧1，计时，观察电压、电流 开弧源3，引弧，关引弧2，计时，观察电压、电流 开弧源3，引弧，关引弧2，计时，观察电压、电流 调节偏压电位器，是电压在设定范围内，计时，依次重复14-17 调节偏压电位器，是电压在设定范围内，开压强控制仪，阀门开关在“控制挡”，调节电位器，充入氮气在设定范围内，依次开启弧电源1-4号，计时 调节偏压电源，档位“A”，百分比“80”,电压值在设定范围，关氮气，增加压强仪电位器刻度 调节偏压电源电压在设定范围，计时 依次关闭弧电源1-4号，关闭引弧电源 压强控制仪阀门开关在“测量”档，此时，氮气阀门被关闭 调节偏压电源电位器电压为“0”，百分比“60”，关闭电源，档位“B” 关闭温度电源，按转动电源“停止“键，关闭转动电源 记录真空度数值，关闭高阀、关系统阀、关旁通阀、关机械泵、关扩散泵，计时 关闭氩气、氮气钢瓶阀开关 60分钟后关闭维持泵，关气泵、关水泵 拉下总空气开关 拉下电闸。清理实验室 2.5：抗磨损性能测试实验 取一组镀过TiN膜的纺织刀片和没有镀的纺织刀片编号Y和N(Y代表镀膜刀片，N代表未镀