气相沉积技术在表面强化中的应用及分类

近30年来，气相沉积技术在工具表面强化中获得迅速发展和广泛的应用。气相沉积是利用气相中发生的物理、化学过程，在工件表面沉积固态膜层的一种工艺方法。应用气相沉积可以获得微米级或纳米级的单层或多层的新材料，它们是具有特殊物理性能、化学性能或力学性能的，与基体有不同结构的新材料。

气体沉积的基本过程为：①沉积室中产生气相物质；②气相物质传输；③气相物质在工件表面上沉积成固态薄膜。其明显的特点是需镀物料，无论固体、液体或气体，在传输时都要转化成气相形态，然后传输至工件表面进行沉积。气相沉积按形成的基本原理，分为物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）。气相沉积是在工件表面覆盖一层厚度为0.5～10_μm的过渡族元素（Ti、V、Cr、W、Nb等）与C、N、O、B等形成的化合物，或单一的金属或非金属涂层，使工具表面层化学成分改变，在工具表面形成功能性或装饰性的化合物涂层的新技术。气相沉积层的主要类别及特性见表3-44。

表3-44 气相沉积层的主要类别及特性

主要应用的沉积涂层（TiC、TiN涂层）有以下特点：(www.xing528.com)

1）涂层有很高的硬度（TiC：2980～3800HV，TiN：2400HV）、低的摩擦因数和自润滑性，抗磨粒磨损性能较好。

2）涂层具有很高的熔点（TiC：3800℃，TiN：2950℃），化学稳定性好，基体金属在涂层中的溶解度小，摩擦因数较低，因而具有很高的抗粘着磨损能力，使用中发生冷焊及咬合的倾向也很小，而TiN比TiC更好些。

3）涂层有较强的耐蚀性，TiC涂层在硫酸、盐酸、氯化钠水溶液中耐蚀性良好，而TiN的耐蚀性一般比TiC好。

4）涂层在高温下也具有良好的抗大气氧化能力（TiC大约可达400℃，TiN大约可达500℃）；若高于以上温度，在空气中的TiC、TiN则被氧化成TiO₂，而失去其原有的特异功能。