Browsing by Author "彭紹瑋"

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    碳化鎢刀具披覆氮化鋯鎢硬質薄膜提升切削性能之研究
    (2015) 彭紹瑋; Peng, Shao-Wei
    氮化物薄膜具高硬度、高抗磨耗、低摩擦係數、優越抗化學腐蝕性及高溫熱穩定性等，常鍍覆於切削刀具、模具、磁頭、光學保護膜、生醫材料等，可有效延長刀具及模具壽命，廣用於傳統產業、機械業、航太工業等。 本研究利用直流(DC)磁控濺鍍，沉積氮化鋯鎢(ZrWN)薄膜於碳化鎢基材，使用Zr及W為靶材，Ar為濺射氣體，N2為反應氣體。應用田口實驗設計法，L9 (34)混合直交表與變異數分析，探討不同濺鍍參數(基材電漿蝕刻時間、氬氮比、沉積時間與製程溫度) 影響ZrWN薄膜特性，有效提升碳化鎢刀具切削壽命。以SEM觀察薄膜微結構，XRD分析薄膜結晶，奈米壓痕分析薄膜微硬度。 本研究車削AISI 304不鏽鋼(乾切削)，顯示鍍層刀具的性能皆優於未鍍層刀具。配合田口-灰關聯分析，獲得本研究最佳製備ZrWN參數(A3B1C3D3)，即基材電漿蝕刻時間=15 min，N2/(N2+Ar) =10%，沉積時間=15 min，製程溫度=200oC。經車削AISI 304不鏽鋼實驗驗証顯示，工件表面粗糙度由0.98降低到0.70μm，刀腹磨耗由21.15μm降低到14.02μm，且ZrWN薄膜硬度由21.65 GPa增加到24.18 GPa。 經分析顯示基材(刀具)電漿蝕刻時間為影響ZrWN薄膜製備參數的最顯著因子，較長的基材電漿蝕刻時間有較佳的ZrWN薄膜特性。 本研究比較二元合金氮化物(ZrN、WN)與三元合金氮化物(ZrWN)，經實驗驗證，顯示ZrWN薄膜鍍層刀具乾切削AISI 304不鏽鋼，有較佳的切削性能(低工件表面粗糙度、低刀腹磨耗)。薄膜經奈米壓痕分析，顯示ZrWN薄膜有較高的硬度與彈性回復量。