Cr在多弧离子镀（Ti，Cr）N复合膜中的作用

利用AlP—01多弧离子镀膜机，通过改变铬靶电流，在高速钢基体上沉积出不同Cr含量的（Ti，Cr）N复合膜涂层，用扫描电子显微镜、微纳米力学测试仪和X射线对薄膜的表面颗粒、硬度及内应力进行了分析。结果表明：薄膜中添加Cr能减小表面颗粒尺寸，提高硬度，当Cr的含量达到31％（wt）时，薄膜硬度达到最高值，此时薄膜的内应力也最大。     

铜铬复合基底中Cr含量对CNTs薄膜生长的影响研究

采用酞菁铁(FePc)热解法在铜铬复合基底上制备碳纳米管(CNTs)薄膜,通过SEM、TEM、拉曼光谱等表征手段对不同基底上CNTs薄膜的生长情况进行了分析。研究结果表明,富铜(Cu)区存在束状团聚CNTs颗粒,其大小和分布密度在铬(Cr)含量为1%~3%(wt,质量分数)时,达到最大。富Cr区表面CNTs无束状团聚颗粒,且较富Cu区CNTs薄膜生长致密、平整。随着Cr含量增加,CNTs石墨化程度略有增高,其原因可能是石墨层包裹的铁(Fe)催化剂颗粒增多所致。基底Cr含量为3%的CNTs,其场发射电流密度达到460μA/cm~2,相比铜基底CNTs有较大幅度的提升。研究表明Cr含量对CNTs薄膜的生长调控具有显著作用。     

Cr,Ni的掺杂对TiAlN基薄膜高温摩擦性能的影响

为了开发具有优异抗摩擦磨损性能的薄膜材料,采用多弧离子镀在4Cr13马氏体不锈钢表面沉积TiAlN薄膜,采用磁控溅射法和多弧离子镀在4Cr13表面分别沉积掺杂Cr和Cr-Ni的TiAlN薄膜.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和维氏硬度计分析薄膜的表面形貌、物相和表面硬度,并对不同温度下磨损后的薄膜表面形貌...     

Cr及Cr-Ni掺杂对不同偏压下TiAlN薄膜性能的影响

为了使4Cr13不锈钢表面性能得到更好的优化和获得镀膜最佳的偏压工艺,在不同的偏压工艺下,采用多弧离子镀技术和磁控溅射技术在4Cr13不锈钢表面沉积掺杂Cr和同时掺杂Cr、Ni的TiAlN薄膜.采用附着力自动划痕仪研究不同偏压条件下薄膜与基体的结合力,采用扫描电子显微镜观察和分析薄膜的表面形貌,采用XRD技术检测薄膜的相结构,采用显微硬度计测量薄膜的显微硬度.结果表明:适当的偏压可以提高薄膜的硬度和结合力,在偏压为-250 V时,薄膜的表面硬度达到最大值2 259 HV0.1 N,结合力为36 N;并且掺杂Ni元素能够起到增强膜基结合力的效果.     

磁控溅射制备(Ti,Al,Cr)N硬质薄膜及其力学性能的研究

用反应磁控溅射的方法通过改变Cr靶溅射功率在不锈钢基体卜沉积不同Cr含量TiAlCrN薄膜.采用台阶仪测量薄膜厚度;采用纳米压痕仪测量薄膜的硬度、弹性模量和薄膜与基体的结合力.沉积的TiAlCrN薄膜随着Cr含量增加,薄膜硬度先增大,而后减小;TiAlCrN薄膜的第一临界载荷和第二临界载荷均随Cr含量增加而增大.     

脉冲偏压对304不锈钢表面多弧离子镀CrAlN薄膜结构和耐蚀性能的影响

目前,鲜见有关脉冲偏压对多弧离子镀Cr Al N薄膜耐蚀性能影响的报道。以不同的脉冲偏压在304不锈钢表面多弧离子镀Cr Al N薄膜。采用扫描电镜、显微镜、X射线衍射仪、硬度仪、粗糙度仪分析了Cr Al N薄膜的表面形貌、相结构、硬度、表面粗糙度及耐蚀性能,分析了脉冲偏压对相关性能的影响。结果表明:随着脉冲偏压幅值的增大,Cr Al N薄膜表面大颗粒及凹坑尺寸和数量减少,薄膜质量提高;Cr Al N薄膜主要由(Cr,Al)N相组成,随着偏压增加,Cr Al N薄膜出现(220)择优取向;Cr Al N薄膜表面粗糙度随脉冲偏压增大而减小,显微硬度随脉冲偏压的增大而增大;Cr Al N薄膜在3.5%Na Cl溶液中的耐蚀性随着脉冲偏压的增大而增大,脉冲偏压为400 V时,Cr Al N薄膜与基体304不锈钢的腐蚀速率之比为0.34,薄膜的综合性能最好。     

多弧离子镀(Ti,Al,Zr,Cr)N多组元氮化物膜的研究

采用多弧离子镀技术,使用Ti Al Zr合金靶和Cr靶,在W18Cr4V高速钢基体上沉积(Ti,Al,Zr,Cr)N多组元氮化物膜.利用扫描电镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)对薄膜的成分、结构和微观组织进行测量和表征;利用划痕仪、显微硬度计测评薄膜的力学性能.结果表明,获得的多组元氮化物膜仍具有B1 NaCl型的TiN面心立方结构;薄膜的成分除-50V偏压外,其它偏压下的变化均不明显;增大偏压可减少薄膜表面的液滴污染,提高薄膜的显微硬度及膜/基结合力,最高值可分别达到HV3300和190N.     

2024铝合金表面镀CrNx多层膜的研究

在2024铝合金上采用了二次浸锌的预处理方法,以化学镀镍,电镀铜作为过渡层的特殊工艺,再利用磁过滤脉冲偏压电弧离子镀技术制备了Zn/Ni/Cu/Cr/CrN多层梯度膜.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度仪和腐蚀测量仪等测试手段分析薄膜的成分、结构、表面形貌、显微硬度、耐腐蚀性等特性.结果表明多层膜性能梯度分布,结构交替变化,从而减少膜基的内应力,提高了铝合金上crNx涂层的结合力,能够有效的解决铝合金上镀硬质陶瓷膜的热适配和晶格错配度大的难题.表而氮化物多层膜均匀致密,未出现龟裂,颗粒的数量和尺寸大大减少.氮化物以CrN(220)为主要相,氮化物膜层的显微硬度达到2600 HV,是镍磷层的3倍,与铝基体相比,其表面显微硬度提高了22倍多,耐腐蚀性提高了400 mV.这样的CrNx薄膜能使铝合金表面具有高硬度和良好的耐腐蚀性,对轻合金表面涂覆超厚硬质膜具有一定的研究意义.     

氮流量对孪生靶磁控溅射沉积氮化铬薄膜性能的影响

采用中频孪生靶反应磁控溅射在金属镍基底上制备氮化铬薄膜。利用X射线衍射仪、显微硬度计、扫描电子显微镜、原子力显微镜、磨擦磨损试验仪和电化学工作站等系统研究了氮气流量(即氮/氩流量比)对薄膜的相结构、显微硬度、表面形貌、附着力、耐磨性和耐腐蚀性的影响。结果得到随氮/氩流量比的增加,CrN_x薄膜成分经历了一个由Cr→Cr+Cr N→Cr+Cr_2N+Cr N的演化过程,薄膜形貌由致密、球状颗粒向类长方体规则形状的面心结构转化;而薄膜的表面粗糙度则呈现出在低氮时稍微下降,高氮含量时又快速增加的趋势,在N_2/Ar流量比为23/53时,粗糙度达到最小;耐磨性、硬度都呈现随着氮流量的增加先上升后下降;薄膜耐腐蚀性能随氮的加入明显得到改善。综合性能分析认为,制备2.5μm厚的氮化铬薄膜时在N_2/Ar(流量比)为23/53较为合适。     

基片温度对强流脉冲离子束烧蚀等离子体沉积类金刚石薄膜结构和性能的影响

利用强流脉冲离子束 (High intensitypulsedionbeam HIPIB)烧蚀等离子体技术在Si(1 0 0 )基体上沉积类金刚石 (Dia mond likecarbon DLC)薄膜 ,基片温度的变化范围从 2 5℃ (室温 )到 40 0℃。利用Raman谱、X射线光电子谱 (XPS)、X射线衍射(XRD)和原子力显微镜 (AFM)研究基片温度对DLC薄膜的化学结合状态、表面粗糙度、薄膜显微硬度和薄膜内应力的影响。根据XPS和Raman谱分析得出 ,基片温度低于 30 0℃时 ,sp3C杂化键的含量大约在 40 %左右 ;从 30 0℃开始发生sp3C向sp2 C的石墨化转变。随着沉积薄膜时基片温度的提高 ,DLC薄膜中sp3C的含量降低 ,由 2 5℃时 42 .5 %降到 40 0℃时 8.1 % ,XRD和AFM分析得出 ,随着基片温度的增加 ,DLC薄膜的表面粗糙度增大 ,薄膜的纳米显微硬度降低 ,摩擦系数提高 ,内应力降低。基片温度为 1 0 0℃时沉积的DLC薄膜的综合性能最好 ,纳米显微硬度 2 2GPa ,表面粗糙度为 0 75nm ,摩擦系数为 0 .1 1 0。     

关于(Ti,Cr)N膜摩擦学性能的研究

为了研究多弧离子镀技术中所用靶材与薄膜成分比例的关系,并对比不同成分比例的(Ti,Cr)N膜的摩擦学性能,设计制备了纯Ti靶、纯Cr靶及钛铬比分别为9:1、4:1和1:1的钛铬合金靶共5种靶材进行镀膜试验。利用扫描电子显微镜观察薄膜微观形貌,利用X射线能谱分析仪对微区成分进行定性和半定量分析,利用X射线衍射分析薄膜结构,通过摩擦磨损试验测试薄膜的耐磨性,最终以磨痕宽度、磨痕深度和磨痕长度来计算磨损体积,以磨损体积表征不同膜的耐磨性能。测试结果表明,合金靶制备的薄膜中成分比例并不与靶材中的成分配比一致,但均具有TiCrN(200)择优取向。纯靶制备的薄膜表面最为细腻,TiCrN膜的粗糙度随Cr含量的提高而降低。TiCrN膜的硬度和耐磨性明显优于纯靶制备的薄膜,在靶材配比Ti:Cr=4:1时制备的Ti0.3Cr0.23N薄膜硬度最高(HV0.053274.9)、耐磨性能最好。以合金靶制备复合薄膜时,薄膜中的成分比例受单一金属离化率的影响较大,受靶材中金属配比的影响较小;在薄膜中添加硬质元素可以改善膜的质量、提高耐磨性能。     

多弧离子镀(Cr,Ti,Al,Zr)N多组元超硬梯度膜的结构及性能

(Cr,Ti,Al,Zr)N梯度膜性能优异。采用多弧离子镀技术,使用Ti-Al-Zr合金靶和Cr单质靶在高速钢表面制备(Cr,Ti,Al,Zr)N多元超硬梯度膜,利用扫描电镜、能谱、X射线衍射仪、硬度计、划痕仪对膜层形貌、成分、结构、硬度、附着力进行分析,并通过热震性能试验考察了膜层的抗热震性能。结果表明:制备的膜层为面心立方结构,择优生长取向为(220)面;与TiN,(Ti,Al)N,(Ti,Cr)N,(Ti,Al,Zr)N等硬质膜相比,制备的(Cr,Ti,Al,Zr)N多元梯度膜具有更高的硬度和膜/基附着力,硬度可达4400HV,膜/基附着力大于200N,实现了从硬质膜到超硬膜的转变;膜层中N含量梯度可有效减少应力集中,Cr,Al含量的增加有利于提高膜层抗热震性能;负偏压对膜层硬度影响较大,对膜层成分、结构、抗热震性能影响较小,对膜/基附着力基本无影响。     

Effects of bias voltage on the microstructure and mechanical properties of (Ti,Al,Cr)N hard films with N-gradient distributions

(Ti,Al,Cr)N hard reactive films were deposited on high speed steel substrates by multi-arc ion plating (MAIP) technology using pure Cr and Ti-50Al(at.%) alloy targets. The partial pressure of N₂ was raised step by step in each deposition process. The surface morphology, the cross-sectional morphology of fracture sample, the surface compositions and the phase structure of the (Ti,Al,Cr)N films were investigated by scanning electronic microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The dense columnar microstructure was obtained in all of the (Ti,Al,Cr)N films, though micro-droplets evidently existed on the surface of the films. The micro-hardness of the film surface, the adhesive strength of the film/substrate and the thermal shock resistance were investigated. The results revealed the effects of bias voltage on the composition, phase structure, and mechanical properties. The improved balanced properties of a micro-hardness of about 50 GPa, an adhesive strength larger than 200 N and a thermal shock resistance of 7-8 cycles were reached at a bias voltage of 150 V. The present super-hard (Ti,Al,Cr)N films with N-gradient distribution may be an actual substitution of TiN, (Ti,Al)N, (Ti,Cr)N and single-layer (Ti,Al,Cr)N hard films.     

镍基合金基体上离子镀TiN薄膜的制备及性能

在镍基合金Inconel 740H基底上通过多弧离子镀制备Ti N薄膜.控制温度、气体流量、过渡层成分等重要参数,研究其对Ti N薄膜的表面形貌、力学性能以及耐腐蚀性的影响.多弧离子镀沉积过程中,沉积温度分别为200、250、300℃;过渡层成分分别为Al、Cr、Ti;气体流量分别为Ar 5 Sccm∶N240 Sccm,Ar 6 Sccm∶N248 Sccm,Ar 8 Sccm∶N264 Sccm.实验结果表明:在本实验的温度范围内,Ti N薄膜的致密度、结合力以及表面硬度均随着沉积温度的提高而提高;Cr作为过渡层的效果优于Al和Ti,薄膜成分均匀、表面致密,硬度更高,且耐腐蚀性能优异;在Ar、N2流量比一定的情况下,气体流量对Ti N薄膜的表面形貌和力学性能影响不大.本实验的最佳参数是:沉积温度300℃,过渡层成分为Cr,气体流量为Ar 6 Sccm、N248 Sccm.     

Al/Ti摩尔比对(CrTiAl)N硬质膜相结构和硬度的影响

采用多弧离子镀技术,设计沉积工艺和调整阴极弧源靶组合以及对应的弧源电流,制备出以CrN为基形貌和厚度相同、A1/Ti摩尔比不同的系列(CrTiAl)N硬质膜.测试膜的成分、组织形貌、相组成和表面硬度,研究了A1/Ti摩尔比对其相结构和硬度的影响.结果 表明:不同A1/Ti摩尔比的(CrTiAl)N膜其相组成相同,都呈现...     

电弧离子镀TiN及其复合膜的腐蚀机理探讨

利用电弧离子镀在高速钢基体上制备了TiN及其复合膜（Ti，Cr）N，通过盐水全浸泡试验测量了薄膜的腐蚀速率。利用SEM观察了薄膜腐蚀后的表面形貌及断口形貌，并用其自带的能谱分析仪测量复合膜中Cr的含量，讨论了带有宏观熔滴颗粒的TiN及其复合膜（Ti，Cr）N的腐蚀机理。结果表明：高速钢表面电弧离子镀TiN和（Ti，Cr）N复合膜均可提高其耐腐蚀性能，薄膜的腐蚀主要有小孔腐蚀、缝隙腐蚀及电偶腐蚀。     

Properties of (Ti,Cr)N and (Al,Cr)N thin films prepared by ion beam assisted deposition

(Ti,Cr)N and (Al,Cr)N thin films were prepared by nitrogen ion beam assisted deposition of Cr, Ti or Al (IBAD) atoms on a titanium, chromium or aluminium substrate. In this way, layers featuring a diverse composition were obtained. The actual profile of the implanted and deposit atoms differed from the theoretically assumed process. Some of the implanted nitrogen formed gas bubbles under the sample's surface. The gas bubbles released the nitrogen upwards while the local temperature increased during the implantation or during a later heating process. Craters are formed from the bubbles, which were clearly visible on the AFM photographs. Annealing the modified surfaces in a vacuum always changed the surface topography of the sample. The lowest wear rate and the lowest friction coefficient were observed in the Cr–Ti–N and Cr–Al–N samples.     

氮离子束轰击对电弧离子镀TiN膜层的作用

电弧离子镀膜层中"大颗粒"的存在,降低了膜层质量,限制了其进一步应用.采用俄罗斯UVN 0.5D2I离子束辅助沉积电弧离子镀设备,对高速钢W18Cr4V上沉积的TiN膜层进行了氮离子束轰击.结果表明:TiN膜层表面"大颗粒"完全消失,凹坑浅而平整,粗糙度降低.膜层中较软的Ti和Ti2N向TiN转变,TiN(111)取向逐渐减弱,而(200)取向逐渐增强.膜层的显微硬度由原来的1 980 HV1N升高到2 310HV1N.     

合金元素(Ti,Cr,Ni)对IBAD制备的碳膜性质的影响

本文采用离子束辅助沉积技术（IBAD）制备一系列碳膜，重点分析添加合金元素（Ti，Cr，Ni）对薄膜性质的影响。实验结果表明：添加Ti，Cr，Ni元素对碳膜厚度，硬度无明显影响，但提高了薄膜的结合强度，其中加入Ni后，薄膜的结合强度最好；添加合金元素可以显著减小碳膜的摩擦系数；添加Ti元素碳膜的组织以非晶态为主，与纯碳膜相当。相对于类金刚石薄膜，本实验制备的碳膜试样更接近于类石墨膜。     

Cr3C2含量对Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能的影响

采用热压烧结工艺制备了添加微量Mo2C的Ti(C0.5N0.5)-(Ni-Co)-Mo2C-Cr3C2系Ti(C，N)基金属陶瓷。对三种不同Cr3C2含量材料的力学性能、断口形貌和磨削表面压痕裂纹扩展进行了研究，结果表明：Cr3C2含量增加，抗弯强度呈增加趋势；Cr3C2含量低于8％(质量分数，下同)时，材料的断裂韧性下降不大，Cr3C2含量超过8％后，Cr3C2含量增加，材料的断裂韧性急剧降低。