TiN/TiCN多层调制结构薄膜的耐蚀性

多弧离子镀和磁控溅射制备薄膜各有优缺点,将2种技术复合制膜的研究还少有报道.采用多弧离子镀和磁控溅射复合技术在304不锈钢基体表面制备了TiN单层和TiN/TiCN多层膜,采用扫描电镜、X射线衍射仪并结合电化学测试等着重研究了不同调制周期下薄膜组织结构与耐腐蚀性能的变化规律.结果表明:所制备的TiN/TiCN多层膜表面平整、致密,随着调制周期的减小,TiN/TiCN多层膜发生生长取向的转变,且具有(111)晶面生长织构;TiN/TiCN多层膜在3.5 ％NaC1溶液中的抗腐蚀能力优于基体和单层TiN薄膜,随着多层膜调制周期的减小,其抗腐蚀性逐渐增强,在λ =0.150 μm时,多层膜的自腐蚀电流密度和极化电阻分别为0.106 7μA/cm2和679.700 kΩ·cm2,腐蚀速率下降到最低,具有良好的耐腐蚀性.     

靶基距对杂化离子镀TiCN薄膜结构和性能的影响

以基底与溅射碳靶之间的距离(靶基距)为变量参数,采用杂化离子镀技术在高速钢、硅片以及不锈钢片表面制备Ti CN薄膜。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、维氏硬度计、XP-2台阶仪分别对薄膜的物相结构、表面形貌、显微硬度、沉积速率进行表征,研究了靶基距对薄膜结构和性能的影响。结果表明,所制备的Ti CN薄膜具有晶体结构,膜层沿Ti CN(220)晶面择优生长;靶基距的增加会使薄膜的沉积速率逐渐增快,但薄膜中C的掺杂量、显微硬度则会随之下降,表面质量也不断变差。     

电弧离子镀CrAlN-DLC硬质复合薄膜的成分、结构与性能

为了改善CrAlN薄膜的摩擦性能, 本研究在增强磁过滤脉冲偏压电弧离子镀设备上, 用分离靶弧流调控技术在硬质合金基体上分别制备了不同成分的CrAlN-DLC硬质复合薄膜, 并采用不同手段表征了薄膜的表面形貌、成分、相结构以及力学和摩擦性能。结果表明, 不同成分薄膜表面均平整致密, 膜厚均在1.05 μm左右。随着靶弧流比I_C/I_CrAl的升高, 薄膜中碳的原子分数由33.1%升至74.6%。薄膜的相结构主要由晶体相和非晶相复合组成, 其晶体相主要为c-(Cr,Al)N相, 且随着碳含量增大晶体相减少、晶粒尺寸减小, 其非晶相主要为DLC, 其中sp²/sp³的比值随碳含量增大而减小。相应地, 薄膜的硬度随着碳含量增大而提高, 当碳的原子分数为74.6%时, 达到最大值(26.2±1.4) GPa, 且该成分点处薄膜摩擦系数也降至最小值0.107, 磨损率仅为3.3×10^-9 mm³/Nm。综合而言, 当非晶DLC相最多时, CrAlN-DLC复合薄膜的综合性能达到最佳, 较之CrAlN薄膜, 摩擦性能显著提高。     

制备工艺参数对镁合金表面沉积TiCN薄膜耐蚀性的影响

采用射频磁控溅射法在AZ31镁合金表面沉积TiCN薄膜,研究了制备工艺参数对TiCN薄膜耐腐蚀性能的影响。结果表明,在Ti靶功率50W,C靶功率50W,N2流量20sccm,溅射时间4.5h条件下,镀TiCN薄膜的镁合金基体具有最佳的耐蚀性,其在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀电流密度为1.664×10-6 A/cm2,比同等条件下纯镁合金基体的腐蚀电流密度(1.785×10-5 A/cm2)下降了1个数量级。     

复合离子镀AlTiN薄膜的表面形貌

本工作将阴极真空电弧沉积法和磁控溅射离子镀法结合形成复合镀膜工艺,即用电弧蒸发Ti靶的同时,用磁控溅射Al靶,并通入反应气体N2,以在高速钢基底上镀制AlTiN薄膜,考察了复合镀膜方法获得的AlTiN薄膜的表面形貌,并将其与单一法镀膜的表面形貌进行了对比分析.电弧离子镀制备的AlTiN薄膜表面颗粒很多,而且尺寸大,表面很粗糙,磁控溅射制备的AlTiN薄膜表面光滑平整,复合镀得到的AlTiN薄膜表面粗糙度介于二者之间,但从形貌上看,复合镀的薄膜呈现出典型的层状生长特征,在SEM下可清晰地看到表面的层状生长在部分区域不完全.测试发现,复合镀薄膜形貌并不是电弧镀和溅射镀薄膜形貌的简单混合,而是具有自身独特的特征,这可能是由于电弧弧光等离子体与溅射的辉光等离子体相互作用的结果.     

倍频微脉冲复合高功率磁控溅射TiCN薄膜结构及性能研究

如何提高高功率磁控溅射技术(HIPIMS)的沉积速率一直是PVD领域的研究热点,微脉冲复合高功率磁控溅射技术由于其在常规HIPIMS的单脉冲内耦合多个微脉冲,不仅进一步激励等离子体放电,更有效降低了磁控靶回吸现象,有利于提高HIPIMS的沉积速率。利用微脉冲复合高功率磁控溅射技术制备TiCN薄膜,系统研究了乙炔(C2H2)流量对TiCN薄膜结构性能的影响。采用扫描电子显微镜、Raman光谱、球-盘式摩擦磨损试验机、电化学分析仪分别表征薄膜截面形貌、结构、摩擦磨损性能、电化学腐蚀性能,结果表明:随着乙炔气体流量升高,TiCN薄膜沉积速率增加,摩擦系数先变小后不变,磨痕宽度先减小后增大,乙炔流量为1.4 mL/min时磨痕宽度最小为80.4μm,TiCN薄膜耐蚀性减弱,在乙炔流量0.8 mL/min时耐蚀性最好。     

多弧离子镀制备TiCN/Al复合铝箔及温度敏感性

为提高电容器用铝箔的比电容并降低传统刻蚀铝箔生产过程中的环境污染,采用多弧离子镀技术制备了一种新的电容器,用TiCN/Al复合铝箔电极材料,研究了C2H2和H2流量比及沉积后冷却方式对TiCN/AI复合铝箔比电容的影响.通过扫描电镜和x射线衍射分析了不同温度下铝箔表面的微观结构和物相变化规律,探讨了TiCN/Al复合铝...     

电容器用TiCN/Al复合铝箔的制备及其耐蚀性研究

基于多弧离子镀技术制备了一种新的高容量电容器用TiCN/Al复合铝箔,研究了C2H2和N2流量比及沉积后冷却方式对TiCN/Al复合铝箔比电容的影响.通过极化曲线的测定,对比研究了TiCN/Al复合铝箔和传统工艺刻蚀铝箔的耐蚀性能.研究结果表明,多弧离子镀技术制备的TiCN/Al复合铝箔的比电容高达1600μF/cm2,比传统工艺刻蚀的铝箔提高约2倍.TiCN/Al复合铝箔在电容器用电解质溶液中存在较宽范围的稳定钝化区,其耐蚀性能明显高于传统工艺刻蚀铝箔.     

电弧离子镀TiSiN薄膜的结构及摩擦性能

为实现电弧离子镀TiSiN薄膜成分可控,通过改变靶的相对电流在304不锈钢表面沉积TiSiN薄膜,采用厚度仪、能谱仪、扫描电镜、X射线衍射仪及摩擦试验研究了其形貌、结构及摩擦性能。结果表明:TiSiN薄膜中Si以非晶态Si3N4形式存在,抑制了面心立方结构的Ti N晶粒生长,形成纳米晶Ti N/非晶Si3N4(nc-Ti N/α-Si3N4)纳米复合结构;与Ti N薄膜相比,TiSiN薄膜具有更平整的表面,Si含量为4.08%(原子分数)时薄膜表面最光滑平整;Ti N薄膜的硬度为2 312 HK左右,掺杂Si元素后,由于细晶强化作用,薄膜的硬度显著提高,Si含量为2.76%(原子分数)时达到最大值,约为3 315 HK;进一步增加Si含量,TiSiN薄膜硬度略有下降;TiSiN薄膜的摩擦系数明显低于Ti N薄膜,且随着Si含量增加,摩擦系数逐渐变小,在Si含量为2.76%和4.08%(原子分数)时低至0.4左右。     

离子镀锆,氮化锆的耐蚀性研究

采用多弧离子镀技术在１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ表面涂覆Ｚｒ、ＺｒＮ涂层，通过Ｘ－射线衍射物相分析，可知ＺｒＮ涂层由单相ＺｒＮ（ｆ．ｃ．ｃ）组成，且有较强的（１１１）面择优取向，采用塔菲尔曲线相交法，测定了涂层在两种介质中的腐蚀电流。用室温全浸泡试验，测定了涂层在２０％ＨＣｌ和２０％Ｈ２ＳＯ４溶剂中的腐蚀速率，并在扫描电镜下观察了涂层腐蚀后的表面形貌，测量了涂层的力学性能。结果表明，Ｚｒ膜的耐蚀性明显优于     

电弧离子镀沉积TiC_x薄膜的结构和性能研究

采用脉冲偏压电弧离子镀沉积系统,在W6Mo5Cr4V2高速钢基体上制备出不同成分的TiCx薄膜。通过扫描电镜、X射线衍射、X射线光电子谱及拉曼光谱对薄膜的表面形貌和微观结构进行分析;采用纳米压痕和摩擦磨损试验来表征薄膜的力学性能。结果表明:所制备的薄膜为富碳TiCx薄膜,富碳成分均以非晶碳形式存在。随着非晶碳组分的增加,薄膜硬度和弹性模量逐渐降低,获得的最高值分别为36GPa和381GPa,同时薄膜的摩擦系数在0.2~0.3之间。     

氮分压对电弧离子镀CrNx薄膜结构与性能的影响

采用电弧离子镀技术,在不同n2分压下沉积Cr/CrNx薄膜.X射线衍射技术、努氏硬度计和UMT型球-盘摩擦试验机、M342-2型腐蚀测量系统分别测试了薄膜相结构、显微硬度、摩擦磨损和抗腐蚀性能.研究了N2分压对薄膜相组成、硬度、摩擦磨损和抗腐蚀性能的影响.结果表明随着N2分压的升高,薄膜由Cr2N(211)相过渡到CrN(220)相;薄膜硬度出现两个极值,对应于单相Cr2N和CrN;与钢基体相比,N2分压为0.35 Pa时制备的CrNx薄膜具有良好的耐磨性能和抗腐蚀性能.     

电弧离子镀Cr1-xAlxN硬质薄膜的成分、结构与性能

采用电弧离子镀的分离靶弧流调控技术在硬质合金基体上制备了4组不同Al含量的Cr_1-xAl_xN硬质薄膜, 采用SEM、XPS、GIXRD、Nanoindenter及划痕仪分别表征了薄膜的形貌、成分、相结构和力学性能。结果表明: 4组薄膜厚度分别为1.28、1.42、1.64和1.79 μm; 成分x随着Al靶的弧流相对增大而增大, 分别为x=0.41、0.53、0.64和0.73; 相结构与成分密切相关, 当x=0.41时, 薄膜呈单一的c-(Cr,Al)N相, 而当x≥0.53时, 则由c-(Cr,Al)N相和hcp-AlN相混相构成; 随着Al含量增加, 晶粒尺寸先减小后增大, 在x=0.64时达到最小值8.9 nm; 相应地硬度则先增大后减小, 在x=0.64时达到峰值35.3 GPa; 4组Cr_1-xAl_xN薄膜的膜基结合良好, 结合力均在60 N以上。综合测试结果发现, 当x=0.53时, Cr_1-xAl_xN薄膜的韧性最佳, 弹性恢复系数最高为57.4%, 同时兼具较高的硬度34.7 GPa, 此时薄膜具有最佳的综合性能。     

氮气分压对电弧离子镀CrN_x薄膜组织结构的影响

利用电弧离子镀技术在钛合金表面制备CrNx薄膜,分析讨论氮气分压对薄膜表面形貌、相组成和微观结构的影响。结果表明,随着氮气分压的升高,CrNx薄膜表面熔滴的数量及尺寸减少,表面平整度得到明显改善;薄膜的物相组成在氮气分压为1.0 Pa时由Cr2N相变为CrN相;同时因氮气分压改变粒子、离子的轰击作用,影响薄膜表面的能量状态,CrNx薄膜晶体的择优生长由(200),(220)变为(111)。在氮气分压为1.5 Pa时可获得高沉积效率、高致密度、高硬度,并具有纳米晶体结构的单相CrN薄膜。     

离子镀TiAIN膜层的耐磨性及耐蚀性研究

采有箜心阴极离子镀方法在Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ和４５钢表面沉积ＴｉＡｌｎ超硬膜层,表明,ＴｉＡＩＮ膜层具有较高的硬度和结合力,ＴｉＡＩＮ膜层使粘头的使用寿命明显提高;且具有较高的抗不腐蚀能力。文中还对ＴｉＡＩＮ膜层具有高耐磨性的机理进行了讨论。     

电弧离子镀硬质梯度薄膜技术

电弧离子镀设备若具有必要的功能条件，就可用纯金属分离靶弧流控制技术来制取多元硬质梯度薄膜，本工作明确合成梯度薄膜的工艺原则，并以TiAl多层合金梯度薄膜和（Ti,M)N(M为Zr,Nb等元素）硬质梯度薄膜为例，进一步开说明该技术的工艺过程，对实际效果给予评定。结果表明，用电弧离子镀技术制备多元硬质梯度薄膜，具有操作简便、没积速度快、成分调节范围宽等优点，为多元复合硬质薄膜的合金强化机制与结构优化研究，提供了关键的技术条件。     

脉冲偏压占空比对复合离子镀(Cr,Al)N薄膜结构和力学性能的影响

采用将电弧离子镀与磁控溅射离子镀相结合而得的复合离子镀的方法,分别用高纯Cr作为电弧靶、用高纯Al作为溅射靶,通入氮气和氩气,在高速钢和硅片上沉积(Cr,Al)N薄膜。通过台阶仪、扫描电镜、X射线衍射仪、维氏硬度计等分析和测量手段,研究了不同脉冲偏压占空比条件下(Cr,Al)N薄膜结构和力学性能的变化规律。研究表明,占空比对薄膜的结构和力学性能均有影响,当占空比为40%时,薄膜的沉积速率最大,为12.8 nm/min,用25 g载荷保荷10 s测试的维氏硬度1725 Hv也为实验获得的最大值。     

电弧离子镀制备CrN_x薄膜中熔滴的结构表征与形成机制

应用电弧离子镀技术,在不同的氮气分压(0.5~2.5 Pa)和脉冲偏压(0~-300 V)条件下对TC4基体沉积CrNx薄膜,采用扫描电镜和透射电镜对镀膜过程中产生的熔滴现象进行分析研究。结果表明,升高氮气分压能减少靶材排出粒子团数量,改变等离子体轰击作用,从而控制熔滴数量及尺寸,改善薄膜表面平整度;脉冲偏压能够使熔滴与薄膜紧密结合,改变熔滴成分,在一定范围内能促进靶材成分熔滴的形成。     

石墨靶和钛靶共溅射制备的TiCN薄膜的结构和性能

在氮气和氩气的混合气氛下通过共溅射石墨靶和钛靶在M2高速钢基体上制备TiCN薄膜,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析TiCN薄膜的组织与结构,采用纳米压痕仪检测TiCN薄膜的硬度,同时采用压痕法和划痕法评价薄膜与基体的结合状况,并对TiCN薄膜丝锥进行切削试验,考察TiCN薄膜的耐用性。结果表明:TiCN薄膜中的C原子以固溶于TiN晶格形式存在,TiCN薄膜在(111)晶面的取向较TiN薄膜明显减弱,TiCN薄膜的断口为长块状结构,其横向尺寸较TiN薄膜小,TiCN薄膜表面呈凹凸状。TiCN薄膜与基体的结合力为40N左右,C原子在TiCN薄膜中具有固溶强化和细晶强化作用,TiCN薄膜的硬度由TiN薄膜的20.3提高到33.4GPa。TiCN薄膜具有良好的减摩性能,攻丝40Cr材质时TiCN薄膜丝锥的使用寿命较TiN薄膜丝锥和无涂层丝锥明显提高。     

电弧离子镀硬质梯度薄膜技术

电弧离子镀设备若具有必要的功能条件 ,就可用纯金属分离靶弧流控制技术来制取多元硬质梯度薄膜 ,本工作明确合成梯度薄膜的工艺原则 ,并以TiAl多层合金梯度薄膜和 (Ti,M)N(M为Zr ,Nb等元素 )硬质梯度薄膜为例 ,进一步展开说明该技术的工艺过程 ,对实际效果给予评定。结果表明 ,用电弧离子镀技术制备多元硬质梯度薄膜 ,具有操作简便、沉积速度快、成分调节范围宽等优点 ,为多元复合硬质薄膜的合金强化机制与结构优化研究 ,提供了关键的技术条件