晶體氮化碳膜的製備及其塗層刀具切削性能的研究

《晶體氮化碳膜的製備及其塗層刀具切削性能的研究》是依託南京航空航天大學，由相炳坤擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：晶體氮化碳膜的製備及其塗層刀具切削性能的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：相炳坤
• 依託單位：南京航空航天大學

項目摘要

氮化碳因被預言有超金剛石硬度、高化學惰性和耐高溫氧化等性能而備受關注。目前非晶氮化碳膜已經實用化，但晶體膜和體材料的製備進展緩慢。本項目首次採用氟元素輔助直流電弧電漿噴射CVD法製備高質量晶體氮化碳膜。研究反應氣體種類和配比、氣壓、基底溫度和電弧功率等工藝參數對氮化碳膜成核密度、生長速度、膜結晶性、相成分選擇生長及低溫生長的影響；揭示其成核、生長機理；研究氟原子在低壓氮化碳膜沉積過程中的作用；研究氟原子、氧原子和氫氧基等對sp2鍵的選擇刻蝕機制；研究氮化碳膜成分和微結構對塗層硬度、摩擦磨損和殘餘應力等力學性能的影響；採用納米金剛石膜作為過渡層，試製由多層膜組成的氮化碳複合塗層刀具並研究膜基結合機制；對其切削性能進行評價並揭示其切削性能的演變機理。晶體氮化碳膜尤其單相厚膜製備成功，才有可能充分展現它的優異性能；其塗層刀具可能兼具金剛石和立方氮化硼刀具長處而無其短處，套用前景廣闊。

結題摘要

氮化碳因被預言有超金剛石硬度、高化學惰性和耐高溫氧化等性能而備受關注。目前非晶氮化碳膜已經實用化，但晶體膜和體材料的製備進展緩慢。 本項目首次採用氟元素輔助直流電弧電漿噴射CVD 法製備高質量晶體氮化碳膜。研究了反應氣體種類和配比、氣壓、基底溫度和電弧功率等工藝參數對氮化碳膜成核密度、生長速度、膜結晶性生長的影響；揭示了其成核、生長機理；研究了氟元素在低壓氮化碳膜沉積過程中的作用；研究了氟原子等對sp2 鍵的選擇刻蝕機制；研究氮化碳膜成分和微結構對塗層硬度、摩擦磨損等力學性能的影響。 晶體氮化碳膜具有優異的機械性能，其複合塗層工具優於單一金剛石塗層模具，套用前景廣闊。