引 言 用化学气相沉积（简称CVD)法涂复的氮化钛薄层，被广泛地用于磨损保护和腐蚀保 护，还可用作装饰层。在磨损保护领域主要用于切削成型的各种刀具，无屑成型的各种模具 以及机械零件1,21。在C12MoV模具上沉积3~10μm的氮化钛层便可提高其使用寿命。 例如涂复拉伸不锈钢笔帽的一退拨模比氰化处理的W18C「4V模具寿命高8倍，比未涂层的 Cr12MoVM10六方上冲高4倍。 氮化钛涂层的性：能受沉积条件的影响，N2/H2比是重要影响条件之一。我们研究了它对 沉积速率、晶格常数、硬度等的影响，为合理选择工艺条件提供了可靠依据。 1 实 验 化学气相沉积氮化钛的反应按下式进行： TiCl(g)+1/2N2(g)+2H2(g)=TiN(s)+4HCI(g) 实验在不锈钢管制作的反应器中进行。氮化钛被沉积在C12MoV样品上，副产物HC1 被碱液吸收。样品经磨光、抛光、除锈、去油脂处理。H2和N2需净化除水和氧。TC1,用 H2和N2的混合气载体带入反应器。气体均由转子流量计控制和计量。实验条件如下： 沉积温度 涂层时间 总流量TiC1,体积 N2/H2体积比 950°C 90min 800ml/min 1.6% 4/1,2/1,1/1,1/2,1/4,1/6 样品用万分之一天平称重，根据涂层前后增重计算沉积速率和涂层厚度。用HX-1型显 微硬度计测硬度（负荷100g)。用APD-10型自动X-线衍射仪测定晶格常数。用扫描电镜 观察形貌。 2结果和讨论 根据实验结果可以讨论以下几个问题。 2.1N2/H2比对TiN化学组成的影响 N2/H2比和晶格常数的关系如图1所示，可以看出，随着N2含量的增加，晶格常数增 大，氯化钛(TNx)的均相范围很宽，￥在0,42~1.16之间变化1。氮含量不同，其 品格常数值也不同。当x<1时，随着氮含量的增加，晶格常数增大【51，当×≈1时，晶 格常数最大，当x>1时，随着含量的增加，晶格常数减小【8，】。 文献〔5)给出的TiNx与品格常数的关系如下： TiNx TiN。,s TiNo.57TiNo.5gTiN。.a8TiNa.7BTiN。.g0TiNo.94TiNa,gg 品格常数，A4.2184.2194.2214.2244.2274.2314.233 4.234 由此可得出，在Nz/H2<]/2时，随着N2的增加，晶格常数增大，但×<1，得到贫氮的 361日 绪二 用化学 气相 沉 积 简称 法 涂 复的氮化 沃薄层 ， 被 广 泛 地 用于磨损保 护和 腐蚀保 护 ， 还 可 用作装 饰层 。 在磨损保 护领域 主要用于 切 削成型 的各种 刀具 ， 无 屑 成型 的各种模具 以 及机 械零件 「” “ ’ 。 在 模具上 沉 积 一 拼 的氮化钦 层 便可 提高其使 用寿命 。 例勿 涂 复拉 伸 不 锈 钢笔 帽的一退拨 模比氰化 处 理 的 模具寿 命高 倍 ， 比未 涂层 的 一 一 人丁 六 方 二冲高 倍 。 氮化 钦 涂层 的 险能受沉 积条件 的影响 ， 比 是重 要影响条件之一 。 我们 研究 了它对 沉 积速 率 、 晶 格常数 、 硬度等 的影响 ， 为合 理选 择工 艺条件 提供 了可 靠依 据 。 实 验 化学 气相沉 积 氮化 钦 的反应按下 式进行 实验 在不 锈 钢管制作 的反 应器 中进 行 。 氮化 钦 被 沉 积在 样 品上 ， 副 产物 被碱液 吸收 。 样 品 经 磨 光 、 抛 光 、 除锈 、 去油脂 处 理 。 和 ， 需净化除 水 和氧 。 ‘ 用 和 的混 合气载体带 人反 应器 。 气体均 由转子流量计 控制和 计量 。 实验 条件如下 沉 积温度 涂层 时 间 总流量 ‘ 体积 体积 比 斗八 ， 八 ， ， ， ， 样 品 用万分之 一 夭平称重 ， 根据涂层前 后增重 计算沉 积 速 率和 涂层厚度 。 用 一 型 显 微硬 度计测 硬 度 负荷 。 用 一 型 自动 一 线 衍射 仪测定晶 格常数 。 用扫描 电镜 观察形 貌 。 结果和讨论 根 据 实验 结果可 以讨论 以下 几 个 向题 。 上对 化学 组成 的影响 比和 晶格常数 的关系如 图 所示 ， 可 以看 出 ， 随 着 含量的增加 ， 晶 格 常 数增 大 ， 氮化钦 的 均相 范 围很 宽 ， 在 之 间 变化 ’ ‘ 。 氮 含 量 不 同 ， 其 品格 常数值也 不 同 。 当 二 时 ， 随 着氮含量 的增加 ， 晶格 常数 增 大 〔 “ ’ ， 当 二 、 时 ， 晶 格 常数最大， 当 二 时 ， 随 着氮含量 的增加 ， 晶格 常数 减 小 〔 。 ’ ’ 。 文献 〔 〕 给 出的 与 晶格 常数 的关 系如下 。 。 。 。 。 。 ， ‘ ， ， 晶格 常数 ， 理 。 由此可 得 出 ， 在 时 ， 随 着 ，量 的增加 ， 品格常数增大 ， 但 二 ， 得到贫 氮的