离子源功率对a-C:H(Al)薄膜结构及性能的影响

目的研究离子源功率对a-C:H(Al)薄膜结构及性能的影响。方法采用阳极离子源离化CH_4气体,中频磁控溅射Al靶,通过改变离子源功率,在n(100)型单晶硅及16Mn Cr5钢基体上沉积a-C:H(Al)薄膜。利用扫描电镜、维氏显微硬度计、摩擦磨损试验机和表面轮廓仪等设备对a-C:H(Al)薄膜的结构及性能进行表征。结果薄膜的硬度均在1000HV以上。摩擦系数较低,为0.05~0.15。离子源功率为450 W时,薄膜摩擦系数和结合力均出现了最优值,分别为0.05和21.46 N。离子源功率在550 W时,磨损率达到最低值,为3.59×10~(-7) mm~3/(N·m)。结论离子源功率较低时,薄膜表面较疏松,随着离子源功率的增加,薄膜逐渐趋于平整致密。随离子源功率的增加,薄膜的硬度增大,薄膜的结合力先增大后减小,而薄膜的摩擦系数先减小后增大,磨损宽度减小,磨损深度降低,磨损率减小。     

抗冲蚀磨损涂层的研究及应用进展

随着技术的发展,传统的结构材料难以满足抗冲蚀磨损的使用要求,抗冲蚀磨损防护涂层是有效提高装备和材料使用寿命的有效途径之一.概括介绍了抗冲蚀磨损涂层的制备方法,主要包括涂覆、电镀、热喷涂、激光熔覆和气相沉积技术等,以及各种方法所制备的抗冲蚀磨损涂层体系及特点.重点阐述了利用物理气相沉积技术所制备的抗冲蚀磨损涂层的体系,主要包括二元、多元涂层及多层复合涂层,特别对多层复合涂层在抗冲蚀磨损防护方面的优势进行分析,最后系统地介绍了国际上物理气相沉积抗冲蚀涂层的研制进展及应用情况.     

表面处理技术在模具上的应用

本文综述了模具表面处理新技术,包括了化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PCVD)、物理气相沉积(PVD)等,重点介绍了模具离子氮碳共渗与沉积类金刚石(DLC)膜复合处理的性能及其应用.     

Effects of deposition parameters on microstructure and thermal conductivity of diamond films deposited by DC arc plasma jet chemical vapor deposition

The uniform diamond films with 60 mm in diameter were deposited by improved DC arc plasma jet chemical vapor deposition technique. The structure of the film was characterized by scanning electronic microcopy(SEM) and laser Raman spectrometry. The thermal conductivity was measured by a photo thermal deflection technique. The effects of main deposition parameters on microstructure and thermal conductivity of the films were investigated. The results show that high thermal conductivity, 10.0 W/(K-cm), can be obtained at a CH4 concentration of 1.5% (volume fraction) and the substrate temperatures of 880-920 ℃ due to the high density and high purity of the film. A low pressure difference between nozzle and vacuum chamber is also beneficial to the high thermal conductivity.     

真空阴极离子镀法制备Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜

过去,在不锈钢上沉积10μm以上多元多层软硬交替Ti/TiN/Zr/ZrN厚膜用以提高材料耐腐蚀性能的报道不多.采用阴极电弧离子镀结合脉冲偏压的方法制备了厚度选15 μm的Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜.运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、显微硬度计、划痕仪等考察了多层膜的形貌、厚度、相组成、硬度以及膜/基结合力,并利用电化学方法评价了基体、单层TiN薄膜以及多层膜的电化学腐蚀性能.结果表明:制备的Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜界面明晰、结构致密、晶粒细小;膜/基结合力大于70 N,显微硬度达28 GPa;多层膜比单层TiN膜在提高1Cr11Ni2W2MOV基体的抗腐蚀能力方面具有更显著的作用.     

铝阳极氧化机理研究

本文用离子注入Ｘｅ原子双标记法和Ｏ１８示踪技术研究铝阳极氧化机理，用卢瑟福背散射（ＲＢＳ）技术分析Ｘｅ原子的分布及膜厚，月二次离子质谱（ＳＩＭＳ）技术分析Ｏ１８的分布．结果显示这种研究方法能清楚地得到在阳极氧化过程中新氧化物的生成区域以及阴、阳离子的迁移情况．在铬酸铵溶液中，铝恒流阳极氧化的机理为；在电流的作用下，铝离子和氧离子相对运动，基体中铝离子向溶液－氧化膜界面移动，而溶液中的氧离子向氧化膜－金属界面移动，并在这两个界面相遇发生反应生成新的氧化物．电流密度越大，氧离子迁移越多，在氧化膜－金属界面生成的新氧化物也越多．     

钛过渡层及研磨预处理对金刚石薄膜质量的影响

以紫铜为基体,采用热丝CVD法合成金刚石薄膜,研究了钛过渡层及研磨金刚石粉(俗称“种植晶仔”)预处理对金刚石薄膜生长状态的影响.用X射线(XRD)、拉曼光谱、扫描电镜(SEM)对所沉积的金刚石薄膜进行了研究.研究发现:活性钛金属过渡层有利于金刚石的形核,而且也提高了成膜质量;“种植晶仔”预处理有利于金刚石形核,而且减少了非晶碳的形成.     

类金刚石/碳化钨多层膜的制备及其结构

采用阳极型气体离子源结合非平衡磁控溅射的方法,在单晶硅及Ti6Al4V钛合金基体上制备掺钨类金刚石多层膜(DLC/WC),利用俄歇电子谱(AES)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)及X射线衍射(XRD)等对膜层的过渡层、界面及微观结构进行研究。结果表明:所制备的膜层厚2.7μm,硬度高达3 550HV,摩擦因数为0.139,与Ti6Al4V基体结合力为52 N;W主要以纳米晶WC的形式与非晶DLC形成WC/DLC多层膜,该多层膜仍呈现出类金刚石膜的主要特征。     

热震对TiAlSiN涂层结构与性能的影响

目的探究TiAlSiN涂层经过不同热震次数后,其组织结构及性能的变化规律及机制。方法采取电弧离子镀技术在单晶硅和M2高速钢(W6Mo5Cr4V2)表面沉积TiAlSiN涂层,采用加热-水淬循环的方法进行热震试验。采用3D表面轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)表征涂层显微形貌,用金相显微镜测定膜/基结合力,用能谱仪(EDS)分析涂层元素含量变化,用X射线衍射仪(XRD)表征物相结构,用划痕仪和硬度计测量涂层力学性能,用摩擦磨损试验仪、光学显微镜探究涂层摩擦学性能及摩擦磨损机制。结果随着热震次数的增加,涂层表面产生的TiO颗粒尺寸增大,含量增多,粗糙度增加。XRD衍射峰向小角度发生偏移,但仍保持立方结构。涂层的力学性能变差,硬度值由2066HV_(0.025)下降至1447HV_(0.025),结合力由常温的71.8 N下降至33.9 N,结合力等级由常温的HF1降至HF4。此外,30、40、50次热震后,涂层展现出比常温下更优异的耐磨性能,摩擦系数由常温的0.571分别降低至0.427、0.389、0.273,磨损率由常温时的1.4×10~(-14) m~3/(N·m)分别降至1.01×10~(-14)、0.93×10~(-14)、0.71×10~(-14)m~3/(N·m),磨损类型主要为粘着磨损与氧化磨损。结论 TiAlSiN涂层在600℃下具备优异的抗热震性能,多次冷-热循环后仍为立方结构。随着热震次数的增加,TiAlSiN涂层表面质量及力学性能下降,但摩擦磨损试验中,由于涂层表面多次热震形成的氧化物起到润滑效果,有效减缓了涂层与摩擦球的剧烈接触,使TiAlSiN涂层的耐磨减摩性能提高。     

钨含量和摩擦条件对掺钨DLC涂层摩擦性能的影响

考察钨含量和摩擦条件对掺钨DLC涂层摩擦性能的影响。结果发现:随着钨含量的增加,DLC涂层摩擦系数明显增加;钨含量为3.1%(原子分数)的掺钨DLC涂层的耐磨性最好。在干摩擦条件下,低钨含量的DLC涂层摩擦系数随着载荷的增加而有所增加,高钨含量的DLC涂层在高载荷时具有较低的摩擦系数;高钨含量的DLC涂层的摩擦系数随着转速的增加而增加,但转速对纯DLC涂层的摩擦系数影响很小。掺钨DLC涂层的磨损主要是由Si3N4球压入试样表面时涂层在变形过程中的微观断裂和剥落引起的。