占空比对SiCp/Al基复合材料微弧氧化膜层组织及性能的影响

以NaAlO₂+NaOH为电解液体系，在恒压模式下对SiC体积分数为45%,粒径为5μm的SiCp/Al基复合材料表面进行微弧氧化处理，研究了占空比对SiCp/Al基复合材料微弧氧化膜层组织及性能的影响。用SEM分析微弧氧化膜层的形貌；用X射线衍射仪分析膜层的相组成；采用粗糙度仪、维氏硬度仪、划痕仪对膜层粗糙度、显微硬度及结合力进行了分析；用电化学工作站分析膜层的耐蚀性。结果表明：随着占空比的增大，微弧氧化膜层变得连续，厚度呈现增加趋势，粗糙度逐渐增加，孔隙率逐渐降低。占空比对微弧氧化膜层的物相有一定影响。SiCp/Al基复合材料微弧氧化膜层与基体的结合力随占空比的增加先增大后减小。不同占空比下制备的微弧氧化膜层均能提高SiCp/Al基复合材料的耐蚀性，占空比为70%时制备的微弧氧化膜层耐蚀性最好。     

负偏压对纯Cr涂层表面液滴及涂层结合力的影响

采用多弧离子镀技术于不同负偏压条件下在锆合金表面沉积纯Cr涂层。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和划痕仪分析了纯Cr涂层表面形貌和择优生长取向变化规律,并对涂层膜基结合力进行表征。结果表明:负偏压不同,纯Cr涂层上液滴分布和择优生长取向都有较大的影响。其中随着负偏压的增加,纯Cr涂层表面液滴的数量和尺寸先减少后增加的趋势,同时纯Cr涂层晶体择优生长趋势由(200)晶面转向(110)晶面;纯Cr涂层的膜/基结合力随负偏压的增加逐渐增大。     

磁过滤电弧离子镀TiN薄膜的制备及性能研究

采用磁过滤电弧离子镀(MFAIP)方法在高速钢表面制备了Ti N薄膜,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪,显微硬度计和划痕仪等方法研究了偏压和磁过滤电流对Ti N薄膜的形貌、沉积速率、组织结构和力学性能的影响。结果表明:MFAIP-Ti N薄膜膜层均匀,表面质量好,膜与基体结合紧密。随着偏压和磁过滤电流的增加,Ti N的(111)晶面择优取向越来越弱,(311)和(222)晶面的择优取向逐渐增强。当偏压为-150 V,磁过滤电流为4.5 A时,表现出较大的沉积速率,最大的显微硬度测试值和最大的膜/基结合力。     

偏压对磁控溅射沉积铌膜表面性能的影响

利用直流磁控溅射在钢基体上沉积了铌薄膜,分别采用扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪和电化学分析仪研究了不同偏压下铌膜表面形貌、相结构以及耐蚀性。实验结果表明：在低于300V偏压下,偏压的变化并没有使得铌膜的晶体结构发生改变,但对铌膜的表面形貌影响很大。随着偏压的提高,Nb膜表面先变得平坦,晶粒细小致密,孔隙减少;偏压升到300V时,晶粒粗大,膜层变得疏松。偏压的增大使得铌膜的显微硬度和结合力相应提高。150V偏压下沉积得到的铌膜耐蚀性最为出色,这主要缘于其较低的孔隙率和高的膜基结合力。     

偏压对中频反应磁控溅射AlN薄膜结构与性能的影响

采用离子束辅助中频反应磁控溅射技术在单晶硅及YG6硬质合金基体上沉积AlN薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计、薄膜结合强度划痕试验仪等对薄膜结构及性能进行表征,着重研究了偏压对中频反应溅射沉积AlN薄膜结构和性能的影响.研究结果表明:所制备的AlN薄膜是由AIN相和A(I)相组成的,偏压的增大,有利于薄膜结晶度的提高,AlN沿(100)晶面择优取向增强;同时,随着偏压的增加,所沉积的AlN薄膜致密度和膜/基结合力均显著提高,而膜层沉积速率和膜基复合硬度则呈降低的规律.     

占空比对复合离子沉积TiZrN薄膜的影响

本文采用复合离子镀方法制备Ti Zr N薄膜,研究基体脉冲偏压占空比变化对薄膜结构和性能的影响规律。利用扫描电子显微镜观察薄膜表面的形貌;采用X射线衍射分析薄膜的微观结构;薄膜的沉积速率由XP-2台阶仪测得;通过维氏硬度计表征薄膜的硬度。实验结果表明:Ti Zr N薄膜的表面粗糙度和硬度都随着占空比的增加而减小;Ti Zr N薄膜的微观结构随占空比发生变化;Ti Zr N薄膜的沉积速率随占空比的增大呈现出先增大后减小的趋势。     

15-5PH不锈钢表面多弧离子镀高结合性能TiN膜层研究

多弧离子镀方法在15-5PH不锈钢材料表面制备结合力、硬度和致密性高的TiN涂层,提高材料表面硬度和抗高温氧化性能。分析结果显示过渡层成分、预热温度、工作气压及负偏压等主要参数对膜层性能影响明显。得到Ti为过渡层时,预热250℃,气压3.0Pa,600V偏压镀膜工艺参数最佳,制备的膜基结合力高于60N,表面硬度>1200HV0.05,膜层表面大液滴密度尺寸最低。膜层表面显微硬度、膜层沉积速率和膜基结合力随工作气压升高不同程度地先升高后降低。     

脉冲射频等离子体聚烯丙胺薄膜的制备及表征

采用脉冲射频等离子体聚合方法在不锈钢基底上制备了聚烯丙胺薄膜,红外光谱和X射线光电子能谱分析表明:烯丙胺单体经脉冲等离子体射频放电所制备的聚合薄膜均含有胺基(-NH2)官能团。低占空比的聚合薄膜中所含的-NH2浓度增多,薄膜的亲水性提高。薄膜的聚合速率随占空比的增加呈先增大后减小的规律。聚合薄膜与不锈钢基底间结合力也随着脉冲占空比的增加,呈先上升后下降的变化,且占空比为60%时具有最大的膜基结合力。     

脉冲偏压对磁过滤阴极电弧离子镀ta-C薄膜性能的影响

在不同脉冲偏压值下采用90°弯管磁过滤阴极电弧离子镀于硅片表面制备四面体非晶碳膜(Ta-C),研究了脉冲偏压对薄膜硬度、沉积速率、表面形貌及键价结构的影响。结论表明,薄膜沉积速率随脉冲偏压值的增加呈先增后减趋势,偏压值与膜层硬度值呈负相关性,高的偏压会抑制膜层中sp3键的形成,还能在一定程度上抑制大颗粒形成。本文研究内容为工业应用中通过脉冲偏压调整优化膜层综合性能提供参考。     

弧电流对多弧离子镀TiAlN涂层表面形貌和性能的影响

为优化TiAlN涂层的沉积参数,采用多弧离子镀技术在不同弧电流条件下于锆合金表面制备TiAlN涂层。利用扫描电子显微镜、能量色散X射线谱、高温热处理炉、划痕仪和X射线衍射仪分析弧电流对TiAlN涂层表面形貌、元素成分、高温抗氧化性、膜基结合力及物相结构的影响。结果表明:随着弧电流的升高,TiAlN涂层表面大颗粒数目逐渐增多,但涂层变得更加致密、孔隙率逐渐降低;弧电流为70 A时所制备的涂层高温抗氧化性能最好;膜基结合力随着弧电流的增加呈现出先增大后减小的趋势,弧电流为60 A时所制备的涂层膜基结合力最大,为32 N;弧电流为50 A时,涂层中物相Ti3AlN在(111)晶面、物相AlN在(100)晶面表现出择优取向。     

热原子层沉积技术制备的TiAlC薄膜的性能

为了解以热原子层沉积技术制备的TiAlC薄膜的特性,在不同基底温度下,以硅和二氧化硅为基底材料制备了TiAlC薄膜;采用椭偏仪、分光光度计、X射线光电子能谱、原子力显微镜、X射线衍射仪对薄膜的性能进行了测试。结果表明:随着基底温度的升高,TiAlC薄膜平均透射率逐渐降低,吸收边产生红移,光学带隙由2.56eV降低到0.61 eV;薄膜的沉积速率由0.09 nm/cycle升高到0.20 nm/cycle,表面粗糙度由1.82 nm降低到0.49 nm;不同基底温度下生长的薄膜均为无定型结构;膜层中的氧源于空气的自然氧化,且膜层的氧化程度与膜层中TiC的含量及膜层的致密性有关;TiAlC薄膜的形成主要源于高温条件下TiC的形成及三甲基铝的分解。     

高功率脉冲电流对磁控溅射TiN薄膜结构及力学性能影响

采用高功率脉冲磁控溅射技术在M2高速钢基体上沉积了TiN薄膜,研究了不同脉冲电流下TiN膜层的沉积速率、膜基结合力、晶体生长取向、纳米硬度和摩擦磨损性能等。结果表明:随着脉冲电流的增加,膜层沉积速率不断增大,膜层致密度逐渐增强。当脉冲电流增加到20A以上时膜层沿着(111)面择优生长并且具有最高的I_(111),这与能流密度效应有关。脉冲电流为20A时的膜层表面具有最高的硬度(可达25GPa)、最高的膜基结合力(可达70N,压痕评定优于HF2)和较好的耐摩擦磨损性能。     

过渡层对TiAlSiN涂层性能的影响

研究不同的过渡层对TiAlSiN涂层结合力和高温抗氧化性的影响。利用划痕仪测定临界载荷,用体视显微镜观察划痕形貌;利用高温热处理炉对试样进行800℃高温抗氧化实验和1200℃淬火实验,并观察宏观形貌;利用X射线衍射仪对涂层进行物相分析。结果表明:基材进行氮化处理对涂层膜基结合力的提升和高温抗氧化性能的提高有一定的加强作用,Cr过渡涂层对涂层膜基结合力和高温抗氧化性能的提高较大,其氧化速率远低于经过氮化处理的锆合金表面涂层的氧化速率,膜基结合力大约33N;通过物相分析,涂层均生成了对应的物相,当氮化剂量达到一定值后,会生成硬度较高的Zr N物相。     

脉冲负偏压对直流磁控溅射碳膜结构和性能的影响

通过直流磁控溅射技术在基体(硅片、高速钢、钢片)上沉积碳膜。保持其它工艺参数基本恒定,探究薄膜在100V-400V脉冲负偏压下,结构和性能的变化规律。实验结果表明,这种碳膜为非晶态硬质薄膜,具有较好表面形貌,且随着脉冲偏压数值的逐渐增加,其厚度、沉积速率和硬度均呈现先增大后减小的趋势,而摩擦系数则先减小后增大。当脉冲负偏压为200 V时,薄膜具有最佳的力学性能。     

脉冲偏压作用下MgO薄膜表面的荷电效应

采用脉冲偏压电弧离子沉积技术在玻璃基片上制备了透明的、具有择优取向的MgO薄膜。针对绝缘性薄膜表面的荷电效应,比较了脉冲偏压作用下鞘层对离子的加速时间(即鞘层的寿命)与脉冲宽度的大小以及偏压鞘层的初始厚度与离子穿越的距离的大小,讨论了不同占空比下偏压鞘层对离子的加速效应。利用X射线衍射及扫描电子显微镜对样品的观察结果表明,由于荷电效应,脉冲偏压幅值为-150 V,占空比在10%~40%的范围内,占空比的变化并不能改变MgO薄膜的微观结构和表面形貌。     

工艺参数和热处理温度对ZrW_2O_8薄膜制备的影响

采用WO3和ZrO2复合陶瓷靶材,以射频磁控溅射法在石英基片上沉积制备了ZrW2O8薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、表面粗糙轮廓仪和扫描电子显微镜(SEM),研究了不同工艺参数和不同退火温度对ZrW20s薄膜的相组成、沉积速率和表面形貌的影响.采用高温X射线衍射和Powder X软件研究薄膜的负热膨胀特性.实验结果表明随着溅射功率的增加,薄膜沉积速率增加;而随着工作气压的增加,薄膜沉积速率先增加后减小;磁控溅射沉积制备的ZrW20s薄膜为非晶态,表面平滑、致密,随着热处理温度的升高,薄膜开始结晶且膜层颗粒增大;在740℃热处理3 n血后得到膜层颗粒呈短棒状的三方相ZrW2O8薄膜,在1200℃密闭条件下热处理3 min淬火后得到膜层颗粒呈球状的立方相ZrW2O8薄膜,且具有良好的负热膨胀特性.     

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。     

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.     

脉冲偏压对多弧离子镀TiAlN薄膜的成分和结构的影响研究

采用多弧离子镀在高速钢基底上沉积Ti Al N薄膜。利用扫描电镜(SEM)观测薄膜的表面形貌;用EDS分析薄膜表面的成分;用表面轮廓仪测试薄膜的厚度并结合沉积时间计算出沉积速率;用维氏硬度仪测量薄膜的硬度;用XRD表征薄膜的微观结构。结果表明,随着偏压峰值的增大,表面大颗粒逐渐减少,致密性逐渐变好,薄膜硬度也随之增加。沉积参数对薄膜成分有影响,偏压峰值对薄膜中Al含量有较明显的影响,而占空比则主要影响Ti含量。本文对实验结果进行了较详细的讨论和分析。     

Cr/CrN/Cu-TiN膜的成分与性能研究

为了使手术器械具有疏水抗菌性,我们在手术器械表面制备了具有微纳米结构的Cr/Cr N/Cu-Ti N膜。基体表面微纳米化用化学刻蚀法,膜层制备用高功率脉冲磁控溅射法,试样检测用SEM、EDS、接触角测量仪和涂层附着力自动划痕仪等。试样薄膜抗菌元素Cu含量随偏压增大从3.09%降到1.77%;膜基结合力随偏压增大呈先增后减趋势,-50 V时膜基结合力最大,为34 N;比较基体未经刻蚀处理和经过微纳米化刻蚀处理的试样的疏水性,差异明显,前者的水接触角为78°,后者的水接触角为132°。