化學(xué)氣相沉積法制備鎢耐磨導(dǎo)電涂層工藝及應(yīng)用研究.pdf

1、難熔金屬鎢及其合金因具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能,膨脹系數(shù)低、高溫強(qiáng)度高、低蒸汽壓和耐磨、耐腐蝕等特性而在冶金、電子、航空和宇航工業(yè)、核工業(yè)以及化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 本課題主要研究化學(xué)氣相沉積工藝對(duì)沉積鎢涂層的組織、結(jié)構(gòu)、表面光潔平整度的影響,以及涂層組織結(jié)構(gòu)、厚度及形貌對(duì)導(dǎo)涂層耐磨性的影響。并以此為基礎(chǔ)開(kāi)展用化學(xué)氣相沉積法在紫銅及銅合金導(dǎo)電嘴內(nèi)壁沉積鎢涂層的應(yīng)用研究,通過(guò)對(duì)化學(xué)氣相沉積工藝參數(shù)的優(yōu)化,獲得表面光潔平整、厚

2、度均一,致密度高的鎢沉積層制備工藝及方法。并開(kāi)展制備化學(xué)氣相沉積鎢涂層在復(fù)合導(dǎo)電嘴制備中應(yīng)用研究。 采用化學(xué)氣相沉積法,在500℃～900℃均能沉積出鎢涂層。沉積層組織結(jié)構(gòu)受沉積溫度和反應(yīng)中WE6與H2比例的影響。隨沉積溫度增加,源氣體中氫氣比例加大,沉積層顯微組織由柱狀晶向樹(shù)枝晶及雜亂組織方向變化。同時(shí),密度和硬度逐漸降低,表面粗糙度下降,表面質(zhì)量嚴(yán)重惡化,涂層的耐磨性逐漸降低。沉積溫度及反應(yīng)氣體成分配比變化對(duì)于沉積膜層成分影

3、響不大,反應(yīng)氣體成分變化對(duì)鎢涂層的表面質(zhì)量的影響沒(méi)有溫度的影響大,但涂層的耐磨性隨氫氣含量的增加逐漸降低。在不同工藝參數(shù)下,均可以獲得具有高純度的鎢沉積層。綜合考慮以上因素,在銅和銅合金基體上沉積鎢涂層的最佳工藝參數(shù)是：沉積溫度為600℃,反應(yīng)氣體成分配比應(yīng)為WF6:H2=2g/min：1～2L/min。在此工藝條件下,化學(xué)氣相沉積方法制備鎢涂層沉積速度可以達(dá)到2mm/h,WF6氣體利用率在40％以上,沉積層有很高的純度(＞99.7％)

4、和密度(＞19g/cm3),沉積層的硬度可達(dá)500HV,沉積層厚度均勻、沉積層表面平整光滑,耐磨性能優(yōu)異。 目前,國(guó)內(nèi)外使用的導(dǎo)電嘴基本上還是以銅或銅合金導(dǎo)電嘴為主,在新型導(dǎo)電嘴的研制過(guò)程中很難協(xié)調(diào)好導(dǎo)電導(dǎo)熱性與高耐磨性之間的關(guān)系,效果都不是很理想。根據(jù)紫銅和鎢獨(dú)特的性能和化學(xué)氣相沉積沉積鎢涂層的工藝優(yōu)勢(shì),在紫銅導(dǎo)電嘴內(nèi)壁沉積鎢涂層可使得導(dǎo)電嘴的耐磨性大幅度地提高,同時(shí)外層的紫銅又有很好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能,使得此種鎢涂層復(fù)合導(dǎo)電嘴可