衬底加热温度对WC-DLC涂层结构和摩擦磨损性能的影响

采用中频磁控溅射和电弧离子镀复合工艺,在316L不锈钢基体上制备WC掺杂的类金刚石涂层,通过相组织结构分析、硬度测试和摩擦磨损试验,研究了衬底加热温度分别为150℃、250℃、350℃和450℃时对类金刚石薄膜结构和摩擦磨损性能的影响。研究表明:DLC薄膜中的W元素相对含量随衬底温度升高略有增多,最大为3.45%,且掺杂物主要WC_1-x和W₂C两种晶体相存在,衬底温度升高,晶体结构由WC_1-x转变为W₂C;150℃时薄膜中sp³C键含量最多,纳米硬度值也最大为7.4GPa,衬底温度的升高使薄膜结构发生变化,力学性能也变差;干摩擦试验2 N载荷下,摩擦系数随温度的升高先降低后升高,350℃时,摩擦系数为0.2,而磨损率随加热温度逐渐增大,150℃时最小为3.45×10^-11m³/N·m,磨损方式为磨粒磨损。     

退火温度对NiZn铁氧体薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法在Si(100)基片上制备了NiZn铁氧体薄膜,研究了退火温度对薄膜性能的影响.采用XRD分析仪分析了薄膜的相结构,原子力显微镜分析了薄膜的表面形貌,振动样品磁强计测量了薄膜的磁性能,结果表明,随着退火温度的升高,薄膜的结晶状态越好,晶粒尺寸越大,饱和磁感应强度越高,面内矫顽力越小.     

磁控溅射高温固体自润滑涂层的研究与进展

近年来,高温固体自润滑涂层在许多领域得到了快速发展,尤其是磁控溅射技术制备的微纳米高温固体自润滑涂层可以满足航空领域应用中对涂层厚度、力学性能、摩擦性能的更高要求。在综合国内外大量文献的基础上,对磁控溅射方法制备的高温固体自润滑涂层的材料体系、工艺参数优化和涂层结构设计取得的进展进行了综述,通过分析涂层组成相影响机理、工艺改进措施和涂层复杂界面结构,提出未来高温固体自润滑涂层有待进一步研究的问题。     

退火温度对磁控溅射SiC薄膜结构和光学性能的影响

首先采用射频磁控溅射法在单晶Si(100)衬底上沉积制备了SiC薄膜,然后将所制备的薄膜试样分别在600,800和1 000℃氩气氛中退火120 min;采用X射线衍射仪和红外吸收光谱仪分析了薄膜的结构随退火温度的变化,采用荧光分光分度计研究了薄膜的发光性能随退火温度的变化。结果表明:室温制备的SiC薄膜为非晶态,经600℃退火后薄膜结晶,且随着退火温度的升高,薄膜的结晶程度越来越好,并且部分SiC结构发生了由α-SiC到β-SiC的转变;所制备的SiC薄膜在384和408 nm处有两个发光峰,且两峰的强度均随退火温度的升高逐渐变强,其中384nm处的峰源自于SiC的发光,408 nm处的峰源自于碳簇的发光。     

调制比对AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层结构的影响及涂层刀具的切削性能

为解决硬质合金刀具切削淬硬钢时面临易磨损、寿命短的难题,在刀具表面涂覆硬度高、耐磨损的防护涂层是一种经济实用的方法。利用高功率脉冲磁控溅射与脉冲直流磁控溅射复合技术制备了不同调制比的AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层,利用扫描电镜、纳米压痕仪、白光干涉仪等对多层膜的微观结构、力学性能以及涂层刀具的切削性能进行表征和分析。研究表明,当调制比为3∶1时,多层膜择优生长取向由(111)晶面转为(200)晶面,多层膜的表面致密度得到改善,层状结构明显,晶粒得到细化。此时,涂层硬度达25.7 GPa,临界载荷为79.6 N,耐磨性最强,磨损率为0.74×10^-6 mm³/(N·m),摩擦系数最低约0.45。将后刀面磨损带宽度0.3 mm作为磨钝标准,干切削淬火C1045中碳钢,AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层刀具的寿命比AlCrSiN涂层刀具寿命提高1.2倍,比无涂层刀具寿命提高3.2倍。切削过程中多层复合涂层内部分Mo元素被氧化成层状MoO₃,起到润滑作用,有效降低了切削力和摩擦产生的切削热,延长了刀具...     

热处理对Zr-B-N纳米复合涂层显微结构的影响

利用高功率脉冲和脉冲直流复合磁控溅射技术制备Zr-B-N涂层, 研究沉积过程中的氮气流量和热处理温度对涂层显微结构的影响。采用电子探针显微分析仪、扫描电镜和X射线衍射仪对涂层的成分、断面形貌及结构进行观察和分析。结果表明:热处理温度为600℃时, 涂层表面开始形成氧化膜, 部分锆离子与氧反应生成 (116) 晶面取向的Zr₃O;在N₂流量为6 m L/min (标准状态) 时, 经热处理后涂层结构仍以非晶相为主;当氮气流量为10 m L/min时, 随着热处理温度升高, 涂层结构逐渐变得疏松, 氧化反应加剧。氮分压越高制备的涂层结构越致密, 抗氧化能力越强;当热处理温度达800℃时, 涂层表面开始出现裂纹, 部分涂层脱离基体, 严重失效。     

退火温度对TiO2薄膜结构与光学性能的影响

研究退火温度对薄膜相结构、表面化学组成、形貌及光学性能的影响.采用射频磁控溅射法在单晶硅片和石英玻璃片上负载TiO2薄膜,通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、X光电子能谱(XPS)和紫外可见光谱(UV-vis)对其进行表征.结果表明,常温制备400℃以下退火的TiO2薄膜为无定形结构,400℃以上退火的TiO2薄膜出现锐钛矿相,600℃以上退火的TiO2薄膜开始出现金红石相,退火温度在1000℃以上时样品已经完全转变为金红石相;高温退火薄膜的组成为TiOx;随着退火温度的升高,薄膜透射率下降,折射率和消光系数有所增加.     

高功率调制脉冲磁控溅射沉积TiAlSiN纳米复合涂层结构调控与性能研究

采用高功率调制脉冲磁控溅射Al/(Al+Ti)原子比(x)分别为0.25、0.5和0.67的TiAlSi合金靶, 溅射功率1~4 kW, 氮气分压25%, 工作气压0.3 Pa, 在Si(100)和AISI 304奥氏体不锈钢基片上沉积了TiAlSiN纳米复合涂层。TiAlSiN涂层中氮含量保持在52.0at%~56.7at%之间, 均形成了nc-TiAlN/a-Si₃N₄/AlN纳米晶/非晶复合结构。随着原子比x增加, 非晶含量增加, 涂层硬度先升高而后降低。当x=0.5时, 硬度最高可达28.7 GPa。溅射功率升高可提高溅射等离子体中金属离化程度, 促进涂层调幅分解的进行, 形成了界面清晰的非晶包裹纳米晶结构, 且晶粒尺寸基本保持不变。当x=0.67时, 溅射功率由1 kW上升到4 kW时, 硬度由16.4 GPa升至21.3 GPa。不同靶材成分和溅射功率条件下沉积的TiAlSiN涂层的磨损率为(0.13~6.25)×10^-5 mm³/(N·m), 具有优良的耐磨性能。当x=0.67, 溅射功率2 kW时, nc-TiAlN/a-Si₃N₄纳米复合涂层具有最优的耐磨性能。     

退火温度对二氧化钛薄膜结构和浸润性能的影响

采用多弧离子镀技术在玻璃上沉积单质Ti薄膜,利用稳压电源对单质Ti薄膜进行阳极氧化,随后在不同温度下对其进行退火处理,研究了退火温度对TiO₂薄膜结构和浸润性能的影响。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、接触角测量仪分别测试薄膜样品的微观结构、表面形貌和浸润性。结果表明:退火处理使薄膜样品由处理前的非晶态转变成晶态,随着退火温度的升高,薄膜由锐钛矿相转变为金红石相;薄膜表面依次出现了螺旋线、纳米线、团絮状结构;接触角先增大后减小。退火温度为500℃时,薄膜样品的疏水性能最好,其接触角平均值最大,为121.78°。     

热处理对磁控溅射制备氧化铬涂层的结构及力学性能的影响

本文采用射频反应磁控溅射技术制备氧化铬涂层并在不同温度及不同的保温时间内进行热处理,通过X射线衍射、纳米压痕、摩擦磨损测试仪等研究温度及保温时间对涂层结构、表面形貌、硬度、弹性模量、耐磨性及涂层与基体间的结合力进行研究.研究表明低于其晶化温度(400℃)进行退火对其结构影响不大,其力学性能没有明显提高,而在高于其晶化温度(500℃)进行退火,其结构变化比较明显,同时其力学性能显著提高,其硬度从初始态的12.3 GPa提高到26GPa,相同试验条件下的磨损量也显著降低,从初始态的1.1×10-3 mm3降低到1×10-5 mm3.涂层与基体之间的结合力随着退火温度的提高、保温时间的延长有明显的改善.保温时间对其结构影响不大,但对其表面形貌有一定的影响,在低于晶化温度延长保温时间表面平均粗糙度降低,而高于晶化温度延长保温时间表面平均粗糙度增加.     

退火温度对Ge-SiO2薄膜结构的影响

用射频磁控溅射制备了Ge-SiO2薄膜，在N2的保护下对薄膜进行了不同温度的退火处理。使用傅里叶变换红外光谱分析（FTIR）技术，X射线衍射谱（XRD），X射线光电子能谱（XPS）分析样品的微结构，研究样品在退火中发生的结构，组分的变化，结果表明退火温度对薄膜的结构，尤其是薄膜中的GeO含量和GeO晶粒的大小的影响是显著的，并对其做了详尽的分析讨论。     

TiAlSiN-Ti(Mo)N/MoS2复合涂层微观结构及摩擦学性能的研究

采用磁控溅射技术在AISI-304不锈钢上制备了TiAlSiN-Ti(Mo)N/MoS2复合涂层。采用电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、球盘摩擦磨损试验机、表面形貌仪等对涂层的表面形貌、显微组织、硬度和摩擦学性能进行了系统的研究。结果表明TiAlSiN-Ti(Mo)N/MoS2复合涂层的硬度为27.56 GPa,相比于TiAlSiN涂层的硬度(29.1 GPa)有所下降,但是涂层的耐磨性能得到明显提高。在室温至600℃条件下TiAlSiN-Ti(Mo)N/MoS2复合涂层的主要磨损机理为黏着磨损,200和400℃时的磨损率分别为0.0339×10^-3和0.1122×10^-3mm^3/(Nm),相较于TiAlSiN涂层分别降低了38%和57%,600℃时的磨损率接近TiAlSiN涂层。总体来说TiAlSiN-Ti(Mo)N/MoS2复合涂层的性能高于单一的TiAlSiN涂层。     

退火处理对TiO2薄膜结构和透射的影响

在常温下,采用射频反应磁控溅射方法在不同溅射功率下于K9双面抛光玻璃基底上制备二氧化钛薄膜.将制备的样品进行450℃退火6h热处理.利用X射线衍射仪(XRD)对比分析了退火前后薄膜的微观结构,采用光栅光谱仪测试了退火前后薄膜样品的透射谱.实验结果表明,退火前薄膜样品是非晶态,退火后薄膜晶化为晶态,但不同溅射功率下制备的薄膜结晶取向有差异;退火热处理对薄膜的折射率有一定影响,表现为退火前后透射谱偏移.     

氮化物硬质涂层中Cr、Ti和Al元素对摩擦磨损特性的影响

利用四靶闭合场非平衡磁控溅射(CFUBMS)技术在石英玻璃和抛光不锈钢片两种基底上制备含有Cr、Ti和Al元素组合的各种氮化物涂层.采用摩擦磨损仪测试涂层摩擦系数,应用金相显微镜对各个涂层磨痕形态进行分析,结果表明TiN、CrN、TiAlN、CrAlN以及CrTiAlN涂层的摩擦系数依次减小,耐磨特性依次提高;结合涂层的X射线光电子能谱分析,可以得到含有Al元素涂层中形成了AlN的结构,提高涂层的硬度,增加耐磨特性;在涂层中含有Cr元素形成了氧化物Cr2O3可以提高涂层自排屑能力,减小摩擦系数,增加耐磨特性,含Ti元素形成的氧化物TiO2则不利于涂层的摩擦磨损特性;由于CrTiAlN本身具有比三元氮化物更高的涂层硬度,且含有Al和Cr元素,因此该涂层具有最好的摩擦磨损性能.     

Influence of annealing temperature on the properties of ZnO:Zr films deposited by direct current magnetron sputtering

Transparent conducting zirconium-doped zinc oxide (ZnO:Zr) films were deposited on quartz substrates by direct current (DC) magnetron sputtering at room temperature. The influence of post-annealing temperature on the structural, morphological, electrical and optical properties of ZnO:Zr films were investigated. When annealing temperature increases from room temperature to 573 K, the resistivity decreases obviously due to an improvement of the crystallinity. However, with further increase in annealing temperature, the crystallinity deteriorates leading to an increase in resistivity. The films annealed at the optimum annealing temperature of 573 K in vacuum have the lowest resistivity of 9.8 × 10⁻⁴ Ω cm and a high transmittance of above 92% in the visible range.     

TiB2和Ti-B-N涂层的性能对比研究

用磁控溅射法在1Cr18Ni9Ti不锈钢上沉积了TiB2和Ti-B-N涂层.用场发射电子扫描显微镜(FESEM)和小掠射角X射线衍射(GAXRD)研究了涂层的结构与形貌,并对涂层的显微硬度进行了检测分析.研究表明:通入N2后,Ti-B-N涂层变得更为光滑平整,涂层结构由纳米柱状晶转为非晶结构,显微硬度降低.在室温无润滑条件下,检测了涂层的耐磨性能,结果表明Ti-B-N涂层的摩擦系数低于TiB2涂层,但涂层的耐磨性并没有得到提高.     

退火温度对硅基溅射银膜微结构和应力的影响

用直流溅射法在硅(111)基底上制备银膜，膜厚为380nm。用BGS6341型电子薄膜应力分布测试仪对膜应力随退火温度的变化进行了研究，结果表明：膜应力随着退火温度的升高而增大，在400℃退火温度下膜应力变化明显。用MXP18AHF型X射线衍射仪测量了膜的衍射谱，对膜微结构随退火温度的变化进行了讨论。制备的Ag膜仍为面心立方结构，呈多晶状态，平均晶粒尺寸为23．63nm，薄膜晶格常数(0．40805nm)比标准样品晶格常数(0．40862nm)稍小。     

溅射功率和退火温度对GeSbTe相变薄膜内应力的影响

通过磁控溅射方法制备了GeSbTe薄膜.借助原子力显微镜,X射线衍射仪和应力测试仪等仪器,并结合对薄膜表面形貌和晶体结构的分析,研究了溅射功率和退火温度对薄膜内应力的影响.结果表明:当溅射功率较小时,内应力随着溅射功率的增大而增大,在50W左右时达到最大值,随后又随着溅射功率的增大而减小.退火温度为160℃时,薄膜发生非晶态向fcc晶态结构的相变,由于Te原子析出到晶粒边界,导致薄膜的内应力急剧增大到最大值为100MPa左右,而后随着退火温度的升高而下降,fcc结构向hex结构转变时,内应力变化并不明显.