7075铝合金微弧氧化电源波形对膜组织和性能的影响

为探讨不同电源波形对7075铝合金微弧氧化膜的影响,在Na2SiO3电解液体系中,分别采用恒直流、直流脉冲及交流不对称波形对7075铝合金进行微弧氧化,通过扫描电镜和X射线衍射仪分析了3种膜层的微观形貌和组成,考察了膜层的厚度、硬度、致密层比例及耐蚀性。结果表明:交流不对称氧化法获得的氧化膜性能最佳,膜层厚度达到100μm,硬度达到1 500 HV,致密层比例高达70%以上,耐蚀性最优。     

ZrN/W2N纳米多层膜的调制比对其性能的影响

利用射频磁控溅射系统制备了调制周期为30 nm的具有不同调制比例的ZrN/W2N纳米多层膜。研究表明:ZrN/W2N纳米多层膜的界面清晰,通过把ZrN周期性地插入到W2N层,多层薄膜的整体应力得到缓解。在调制比tZrN∶tW2N=2∶3时,纳米多层膜的应力值最小。多层膜的硬度和弹性模量基本高于ZrN和W2N单层材料的平均值,随着调制比的减小,它们的值均有上升趋势,并在tZrN∶tW2N=2∶3时分别达到最高值34 GPa和424 GPa,同时多层膜的膜基结合强度也达到最佳效果,其临界载荷超过了100 mN。多层膜的机械性能改善明显与其调制层结构和多晶结构有着直接的联系。     

15-5PH不锈钢基体上硬质膜层制备及性能研究

对比不同的表面处理工艺,选择多弧离子镀方法在15-5 PH不锈钢基材表面制备TiN硬质涂层.分析制备工艺对膜层的表面硬度、膜/基结合强度、膜层结构等基本物理性能的影响,进行工艺优化.结果显示在预热温度高于200℃后,TiN膜层结晶效果较好;负偏压达到600V后,膜／基间“伪扩散”层出现,膜／基结合性能明显提高;工作气压升高,膜层表面硬度、膜／基结合力和沉积速率先升高后下降,分别在4.0,3.0和2.5Pa达到峰值.最终获得的TiN硬质膜层表面硬度大于2000HV0.05,膜／基结合力最小临界载荷高于70N.镀膜处理后,工件的各种性能测试均能满足具体使用要求.     

金属Ti/Cu多层膜紫外光反射性能研究

采用直流磁控溅射方法制备Ti/Cu和Cu/Nb多层金属反射膜,并对膜的紫外反射性能进行研究,发现该膜的反射性能与基片的结构和温度、多层膜的周期和结构有关。选用取向为（100）的单晶Si为基片,在基片温度为470℃左右、多层膜的周期为30时,膜的结晶性较好,且多层膜的反射率随波长的减小而增加,在波长为250nm时,反射率可达到65％。     

TiAlN/TiN纳米多层膜的微结构与力学性能

采用多靶反应磁控溅射制备了一系列TiAlN层厚固定,TiN层厚在一定范围内连续变化的不同调制结构的TiAlN/TiN纳米多层膜,并使用X射线衍射分析、扫描电子显微镜、纳米压痕仪和CETR-UMT-3型多功能摩擦磨损试验机对多层膜的微观结构和力学性能进行了表征和分析。研究结果表明:TiAlN/TiN纳米多层膜形成了周期性良好的成分调制结构,其中TiN层的插入并没有打断TiAlN层的柱状晶生长。在一定的调制周期下,TiN层和TiAlN层能够形成共格外延生长结构,多层膜呈现硬度异常升高的超硬效应,当TiN层厚约为1.6 nm时多层膜的硬度达到最大值50 GPa,并具有相比于TiAlN单层膜更低的摩擦系数。进一步增加TiN层厚,由于多层膜共格界面结构的破坏,多层膜的硬度随之降低。     

锡酸镁膜层自愈性和超疏水性研究

在AZ91D镁合金表面利用化学转换膜法制备出锡酸镁膜层,该膜层在3.5%(质量分数)NaCl溶液中通过溶解-再沉积的过程进行自我修复。其中,进行自我修饰4h后的膜层经硬脂酸修饰后,达到了超疏水状态。模拟海水测试评估了最终的超疏水膜层的耐蚀能力。利用XRD分析了膜层的成分,SEM、动电位极化方法跟踪膜层在3.5%(质量分数)NaCl溶液中自愈过程中表面形貌和耐蚀能力的变化。重新阐释了锡酸镁膜层在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的自愈机理。     

Ag层厚度对NiCo/Ag多层膜的微结构及磁学性能的影响

采用磁控溅射方法制备了不同Ag层厚度的NiCo/Ag多层膜,研究了Ag层厚度对NiCo/Ag多层膜微结构及其磁学性能的影响.研究结果表明,NiCo/Ag多层膜中NiCo层在FCC的Ag层上准外延生长,为亚稳结构相.该多层膜的晶粒尺寸明显地随着Ag层厚度增加而增大,当Ag层厚度为1.0nm时,多层膜是由约为5 nm纳米晶所组成;当Ag层厚度增加到3.6nm时,多层膜的晶粒尺寸增大到50nm左右.将NiCo层厚度固定为1.8 nm时,Ag层厚度的变化对NiCo/Ag多层膜的磁学性能有很强的影响,当Ag层厚度为1.0 nm时,其易磁化轴倾向垂直于膜面;当Ag层厚度达到2.0 nm时,易磁化轴平行于膜面;当Ag层厚度增厚至3.0 nm以上,多层膜表现出超顺磁特性.     

不锈钢表面阴极等离子体液相沉积氧化铝层

使用阴极等离子体液相沉积技术在不锈钢表面生成了厚度达40μm的氧化铝膜层,研究了电流密度对膜层的组成和结构影响,以及膜层的生长规律和形成过程.膜层由α-Al2O3和γ-Al2O3组成,随着电流密度的增大,α-Al2O3的含量逐渐增大,电流密度为8 A/dm2时达到86%.膜层的表面粗糙、多孔,随着电流密度的增大,表面颗粒状明显增多,微孔数减少;基体中的Fe没有进入膜层,从膜层内向外Al和O的含量逐渐下降.     

HfN/HfB_2纳米多层膜结构调制及其力学性能

为了进一步了解调制周期对HfN/HfB2纳米多层膜力学性能的影响,利用多靶磁控溅射技术,在Si(100)基底上制备了一系列具有相同厚度不同调制周期的HfN/HfB2纳米多层膜。利用XRD、TEM、XP-2台阶仪、纳米压痕仪及摩擦试验机分别分析了多层膜的结构特征、力学性能和室温下摩擦性能。结果表明,室温下沉积的多层膜呈现出结晶/非晶的混合结构;随着调制周期的增大,多层膜的结晶程度先增加后降低,其硬度和弹性模量也呈现出先升高后降低的趋势;当调制周期为40nm时,多层膜的硬度和弹性模量均达到最大值,分别为(36.72±1.3)和(378.41±5.6)GPa,并且此时多层膜具有较高的膜基结合力(Lmax=67.3mN)和较低的平均摩擦系数(0.061);在调制周期为20nm时,多层膜的残余应力达到最小值为-0.82GPa;经过高温退火后,多层膜的硬度和弹性模量均无明显变化,说明其具有良好的热稳定性;多层膜的结构和力学性能随调制周期的变化归因于晶粒的细化。     

316不锈钢表面沉积厚类金刚石膜层的性能研究

采用脉冲辉光放电等离子体气相沉积法在316不锈钢表面沉积膜层较厚的类金刚石膜层。利用拉曼光谱仪(Raman)、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、光学显微镜、显微硬度计和摩擦磨损实验机分别对膜层组成和微观结构及机械性能进行了表征。研究发现,通过脉冲辉光放电等离子体气相沉积法,在316不锈钢表面制备的类金刚石膜层光滑致密;Raman分析得到的ID/IG和IT/IG比值分别为0.72和0.22;FT-IR分析可知膜层含有较多的CHx组成的sp3键;摩擦磨损试验得到膜层的摩擦系数低至0.100,XPS分析膜层sp3含量高达60.7%和光学显微镜测量膜层的厚度达到7mm。由此可知沉积类金刚石膜层后,可以显著地改善316不锈钢表面的机械性能。     

调制周期对TaN/VN纳米多层膜的影响

本研究选择钽和钒的氮化物作为个体层材料,利用射频磁控溅射系统制备TaN、VN及一系列的TaN/VN多层薄膜。通过XRD和纳米力学测试系统分析了该体系合成以后的晶体结构、调制周期对力学性能的影响。结果表明：多层膜的纳米硬度值普遍高于两种个体材料混合相的硬度值;当调制周期为30 nm时TaN/VN多层膜达到最大硬度31 GPa,结晶出现多元化,多层膜体系的硬度、弹性模量以及耐磨性能均达到最佳效果。     

ZnO/Cu多层膜的制备及电磁屏蔽性能研究

采用磁控溅射法在涤纶水刺非织造布表面沉积纳米结构Cu单层膜和ZnO/Cu多层膜,利用原子力显微镜(AFM)对薄膜表面形貌进行分析,并利用四探针测试仪和矢量网络分析仪对样品的电学性能进行了测试。结果表明,在ZnO薄膜表面生长的Cu膜比在PET织物表面生长的Cu膜的均匀性、电学性能要好;在Cu镀膜时间相同的情况下,随着ZnO镀膜时间的增加,多层膜ZnO/Cu的电学性能先提高后降低,当ZnO镀膜时间为20min时,多层膜的电学性能达到最好;在ZnO镀膜时间相同的情况下,随着Cu镀膜时间的增加,多层膜ZnO/Cu的电学性能和织物表面颗粒均匀性经历了先提高、最后趋于稳定的过程,屏蔽效能最大平均值达到56dB。     

Ti-Si-N纳米多层膜的研究进展

TiN存在高温氧化不良、固有脆性等缺点。将硅混合到TiN网络中,形成Ti-Si-N纳米多层膜,此纳米多层膜的硬度有了显著的提高。Ti-Si-N纳米多层膜是一类有着广阔应用前景的新材料,它在涂料、航空航天工业、电子器件等众多领域都有着广泛的应用。尤其在硬质合金刀具领域,较高的硬度、较好的耐磨性和韧性能够延长刀具的使用寿命。Ti-Si-N纳米多层膜制备方法有物理气相沉积和化学气相沉积两大类。物理气相沉积法是原材料在腔体的一端蒸发,然后沉积在腔体另一端较冷的基体上的方法。化学气相沉积在高温下发生化学反应,使钛、硅、氮原子发生重新组合,在基体表面生成Ti-Si-N纳米多层膜。与物理气相沉积方法相比,化学气相沉积方法需要的温度更高,并且化学反应中存在SiH 4等危险性气体,不适合大规模工业生产。Ti-Si-N纳米多层膜的性能主要受Si含量、调制周期和热处理温度等影响。随着Si含量的增加,纳米多层膜的性能先增强后减弱,Si含量在2.76%(质量分数)时,纳米多层膜硬度最大,摩擦系数最小。不同调制周期的多层膜性能优于单层膜,调制周期为0.7 nm时,纳米多层膜硬度达到28.7 GPa,弹性模量为301.1 GPa。随着退火温度的升高,纳米多层膜的附着性先增强后减弱,温度在800～950℃时,纳米多层膜硬度达到(49.7±0.83) GPa,结合力为83 N。纳米多层膜有超硬性,耐磨性和耐高温氧化性。对于纳米多层膜的超硬性,不同学者提出了不同的强化理论:交变应力场、模量差和Hall-petch强化理论;通过摩擦磨损实验可以判断纳米多层膜的磨损机制;在TiN中加入Si,生成的Ti-Si-N纳米多层膜具有耐高温氧化性。     

不锈钢表面黑色膜层的浸蚀去除

当前机加工不锈钢螺帽均采用锻压六棱柱的不锈钢条车制而成,锻烧面上的黑色氧化膜,一般刨削去除,费时、费料。为此,我们用化学抛光的方法去除表面黑色膜层,达到了光洁、装饰的要求。不锈钢表面的化学抛光是氧化皮中含有的金属氧化物与酸反应形成的H,一部分还原成氢气,起机械顶裂和剥落表面膜层的作用,还有部分H把高价氧化膜层还原成低价氧化膜层,迅速与酸反应而溶解,从而去除黑色膜层。     

浅谈膜厚控制仪软件实践

膜厚控制仪可以利用自身的闭环回路对镀膜过程中膜料的沉积速率、膜层厚度进行实时的监测和控制,以使镀膜效果达到最佳状态。     

X射线反射法和椭圆偏振法结合测量热处理溶胶-凝胶ZrO2薄膜的结构和光学参数

采用溶胶-凝胶法在硅片基底上制备ZrO2薄膜,在150℃～750℃范围内不同温度下进行热处理,研究了热处理对膜层结构和光学性能的影响。X射线反射用于膜层厚度和界面粗糙度分析,结果表明热处理温度由150℃升至750℃,膜层厚度由常温状态下的112.3nm减小到34.0nm,表面和界面粗糙度均小于2nm。以X射线反射法测得的膜层厚度为初始值,对椭圆偏振仪的测量结果进行拟合,得到不同温度的膜层折射率,结果表明热处理温度为550℃时膜层折射率达到最大值。X射线反射作为直接的膜层厚度测试手段,所得结果为准确分析椭偏光谱提供了参考。     

工作气压对TaN/VN纳米多层膜结构与机械性能的影响

本研究选择钽和钒的氮化物作为个体层材料，利用超高真空射频磁控溅射系统制备TaN、VN及一系列的TaN／VN多层薄膜。通过XRD，纳米力学测试系统分析了该体系合成中工作气压对多层膜结构与机械性能的影响。结果表明：多层膜的纳米硬度值都高于两种个体材料混合相的硬度值；当工作气压为0．2Pa时，结晶出现多元化，多层膜体系的硬度、弹性模量、应力均达到最佳效果，最大硬度达到31GPa。多层膜的机械性能改善明显与工作气压的变化有直接的联系。证明了通过选择合适的工作气压条件，合成具有高硬度的纳米多层膜是可以实现的。     

金属组元配比对(ZrTiAl)N膜相组成和硬度的影响

采用多弧离子镀技术制备了不同金属组元配比的(ZrTiAl) N硬质反应膜,进而考查金属组元配比对(ZrTiAl) N硬质反应膜的相组成和硬度的影响规律。为保证(ZrTiAl) N膜层中Zr、Ti、Al组元含量配比的规律性变化,对膜层沉积过程中弧源靶及电流分别进行了设定。通过扫描电镜进行(ZrTiAl) N膜层表面形貌和断面形貌观察及成分测定。X射线小角度衍射方法用于膜层相结构测试分析。采用VICKERS 402 MVD硬度仪测定膜层的表面硬度。所制备的(ZrTiAl) N膜层保持了膜层表面形貌、断面形貌以及膜层厚度的一致性。(ZrTiAl) N膜层均为单一固溶体型(ZrTiAl) N面心立方相组成,具有单一的(111)面择优生长取向,其点阵常数随金属组元配比的变化基本符合Vegard定律。在金属组元配比的较大变化范围内,(ZrTi Al) N膜层的相组成和择优生长取向未改变,均具有较高的硬度。在以Zr N为基的(ZrTiAl) N膜层中,Ti N和Al N的含量较大并且接近相等时,膜层容易达到硬度极大值。     

金属组元配比对(ZrTiAl)N膜相组成和硬度的影响北大核心CSCD

采用多弧离子镀技术制备了不同金属组元配比的(ZrTiAl) N硬质反应膜,进而考查金属组元配比对(ZrTiAl) N硬质反应膜的相组成和硬度的影响规律。为保证(ZrTiAl) N膜层中Zr、Ti、Al组元含量配比的规律性变化,对膜层沉积过程中弧源靶及电流分别进行了设定。通过扫描电镜进行(ZrTiAl) N膜层表面形貌和断面形貌观察及成分测定。X射线小角度衍射方法用于膜层相结构测试分析。采用VICKERS 402 MVD硬度仪测定膜层的表面硬度。所制备的(ZrTiAl) N膜层保持了膜层表面形貌、断面形貌以及膜层厚度的一致性。(ZrTiAl) N膜层均为单一固溶体型(ZrTiAl) N面心立方相组成,具有单一的(111)面择优生长取向,其点阵常数随金属组元配比的变化基本符合Vegard定律。在金属组元配比的较大变化范围内,(ZrTi Al) N膜层的相组成和择优生长取向未改变,均具有较高的硬度。在以Zr N为基的(ZrTiAl) N膜层中,Ti N和Al N的含量较大并且接近相等时,膜层容易达到硬度极大值。     

反向占空比对铝合金微弧氧化膜组织结构和耐蚀性能的影响

反向占空比对微弧氧化膜组织结构和性能的影响很大。恒流条件下用不同反向占空比(10%～80%)对7075铝合金进行微弧氧化,研究了反向占空比对膜层厚度、粗糙度、致密层比例、耐蚀性、形貌的影响,并分析了膜层的相结构。结果表明:当反向占空比达到50%时膜层综合性能最佳,膜层最厚(83.4μm),粗糙度2.47μm,致密层比例最大,耐点滴时间最长,盐雾腐蚀1200 h仍未发生腐蚀;微弧氧化膜中有许多不均匀的"火山"喷发状孔洞,主要物相为γ-Al2O3。