DLC膜对NiTi合金表面性能的影响

采用新型等离子浸没离子注入和沉积（PIIID）法以C2H2为等离子源对NiTi合金进行表面改性。利用Raman光谱分析膜层结构；采用纳米压痕和光电子能谱（XPS）分析涂层前后NiTi合金的表面力学性能和表面成分，利用电化学阻抗谱和动电极化测试涂层前后基体的耐腐蚀性能。结果表明：NiTi合金表面的膜层是DLC：经过PIIID处理后，基体表面由原先的TiOz转变为DLC；纳米硬度和杨式模量得到提高；耐腐蚀性能获得明显改善。     

TC4钛合金表面等离子喷涂Al2O3-13wt％TiO2涂层及激光重熔研究

采用等离子喷涂技术在TC4钛合金表面制备了常规Metco130陶瓷涂层及纳米结构Al2O3-13wt％TiO2涂层，并利用CO2激光器对涂层进行了激光重熔，采用X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜分析（SEM）、微区成分分析（EDAX）及维氏硬度试验研究了激光重熔前后涂层的组织性能变化。结果表明，等离子喷涂涂层与基体形成了较好的机械结合，但涂层中存在孔隙，激光重熔后，重熔层与基体形成了良好的冶金结合，其组织结构更为均匀而致密。采用谢乐公式估算了重熔后涂层中各相的平均粒径，结果表明，等离子喷涂纳米结构的涂层在激光重熔后仍然处于纳米结构。另外，选择合理的激光工艺参数，涂层的硬度得到了较大提高。     

镁合金表面等离子喷涂+激光重熔Al-Si基纳米Si_3N_4复合涂层

为了改善镁合金表面的性能,将等离子喷涂和激光重熔技术相结合,利用5 kW横流连续CO2激光器,在AZ31B镁合金表面进行了激光重熔Al-Si+1%nano-Si3N4等离子喷涂复合涂层的试验研究。通过扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线衍射仪分析了重熔层的组织、成分分布和重熔前后的物相及结合界面,用显微硬度仪和电化学工作站测试并对比复合涂层重熔前后的硬度和腐蚀性能。结果表明,等离子喷涂层经激光重熔后与镁基体达到了良好的冶金结合,在激光作用下,重熔层析出的金属间化合物AlN、Mg2Si及弥散的铝硅固溶体强化相有效提高了其显微硬度,最高值达到514 HV0.05,是基体的10倍。在析出强化相作用下,重熔层的耐蚀性得到明显提高,自腐蚀电流较喷涂层和镁基体降低一个数量级。     

NiTi合金表面电化学氧化制备TiO2膜

采用恒电流阳极氧化法在NiTi形状记忆合金(SMA)表面制备完整致密且耐腐蚀的TiO2膜.通过对NiTi SMA和纯Ti在稀HCl中的动电位阳极极化曲线的分析,得到了选择性脱Ni阳极氧化电流密度工艺参数.试验采用稀HCl体系,以该工艺参数进行阳极氧化处理5min,在NiTi SMA表面制备出了完整致密的TiO2膜,并进行了其表面的SEM、XRD、XPS分析和NiTi SMA表面处理前后在模拟唾液fusayama中的对比腐蚀试验测试.结果表明:经阳极氧化处理的NiTi SMA表面形成了十几纳米厚的TiO2膜,且其耐蚀性有明显的提高.     

耐热钢表面等离子喷涂NiCrAlY＋(ZrO2＋Y2O3)热障涂层性能研究

利用等离子喷涂法在耐热钢1Cr18Ni9Ti基体表面喷涂NiCrAlY＋（ZrO2＋Y2O3）陶瓷热障涂层，并进行高温隔热性能试验，用XRD、SEM检测了试样的金相组织、结构及形貌，结果表明，陶瓷热障涂层与1Cr18Ni9Ti基体结合紧密；表面陶瓷层经高温氧化后处理后其硬度显著增高；进行850℃高温隔热性能试验，1Cr18Ni9Ti表面热障涂层隔热能力显著提高，达75℃。     

NiTi合金表面电化学氧化制备Ti02膜

采用恒电流阳极氧化法在NiTi形状记忆合金(SMA)表面制备完整致密且耐腐蚀的Ti02膜。通过对NiTi SMA和纯Ti在稀HC1中的动电位阳极极化曲线的分析,得到了选择性脱Ni阳极氧化电流密度工艺参数。试验采用稀HC1体系,以该工艺参数进行阳极氧化处理5 min,在NiTi SMA表面制备出了完整致密的Ti02膜,并进行了其表面的SEM、XRD、XPS分析和NiTi SMA表面处理前后在模拟唾液fusayama中的对比腐蚀试验测试。结果表明：经阳极氧化处理的NiTi SMA表面形成了十几纳米厚的Tio2膜,且其耐蚀性有明显的提高。     

等离子体溅射对微型钻头表面ta-C涂层结合特性及摩擦性能的影响

无氢类金刚石涂层（ta-C）常用于提高刀具表面润滑性，提升极细微型钻头的排屑性能，降低断刀率。但ta-C涂层内应力大，与硬质合金钻头间的结合力较差，等离子溅射是提升涂层与基体之间结合力的有效方法。本文利用离子源产生的氩离子对硬质合金微型钻头和样块表面进行等离子体溅射，研究基体电流密度对基体表面形貌的影响；再利用阴极弧技术在等离子体溅射后的硬质合金表面制备ta-C涂层，研究不同溅射基体电流密度对ta-C涂层结合特性的影响。利用球盘式摩擦磨损试验机对溅射后的硬质合金表面以及ta-C涂层摩擦系数进行测试。通过钻孔测试，研究钻孔过程中基体电流密度对涂层与基体结合特性以及涂层微型钻头断刀率的影响。结果表明，随着溅射基体电流密度的增加，基体表面钴含量逐渐减少。压痕测试结果显示，合理的溅射基体电流密度（19.1 mA/cm2）下，可得到高结合力等级（HF1）。高结合力等级的ta-C涂层，摩擦系数最低为0.096。涂层钻头加工通信印制电路板1000孔后，高结合力ta-C涂层钻头的槽内涂层无异常脱落，测试1000支后无断刀。     

不锈钢表面等离子喷涂梯度涂层耐蚀性能的研究

利用等离子喷涂技术在不锈钢表面喷涂由底层（NiCrAlY）和面层（ZrO2＋Y2O3）组成的梯度涂层。用SEM和XRD方法表征了梯度涂层的显微组织和相结构；用显微硬度仪测量涂层的显微硬度；采用CS300P型电化学腐蚀工作站检测了梯度涂层的耐蚀性能。结果表明，在不锈钢表面等离子喷涂NiCrAlY＋（ZrO2＋Y2O3）梯度涂层的厚度约为300μm，相成分主要是ZrO2和Ni3Al,显微硬度值达到1000HV；在1．0mol／L的稀硫酸腐蚀液中，喷涂后的试样表面腐蚀速率显著减慢，耐蚀性能得到明显提高。     

复合活化处理镍钛合金及磷灰石层的仿生沉积

利用H2O2和NaOH溶液对近等原子比NiTi记忆合金（SMA）进行复合活化处理,并采用XRD,SEM,XPS,FTIR等研究了活化处理后NiTi SMA的表面结构及其在模拟体液（SBF）中磷灰石涂层的仿生沉积过程.结果表明：复合活化处理后NiTi SMA表面为贫Ni、富含Ti-OH的蠕虫状活性层,由结晶度较低的TiO2,钛酸纳（Na2TiO3）及少量的Ni2O3组成,在SBF中表面活性层诱导磷灰石形核及生长,短期内在镍钛基体表面获得了理想的磷灰石层.     

激光表面重熔NiTi形状记忆合金组织及腐蚀性能

采用2kWNd：YAG激光器对NiTi合金进行表面重熔处理，利用扫描电镜、X射线衍射、X光电子能谱分析重熔层成分和组织结构，利用电化学测试研究重熔层耐腐蚀性能。结果表明：NiTi合金经过激光重熔处理后，可得到致密的重熔层；根据激光处理参数的不同，在重熔层中会出现TiNi、TiNi3等新相，重熔层表面Ti／Ni及Ti^4 /Ti比显著提高；电化学极化曲线表明激光重熔后NiTi合金的耐蚀性得到了显著改善。     

Structure, scratch resistance and corrosion performance of nickel doped diamond-like carbon thin films

Nickel doped diamond-like carbon (DLC:Ni) thin films were fabricated on conductive p-Si (100) substrates with DC magnetron sputtering deposition by varying DC power applied to a Ni target. The bonding structure, surface morphology, scratch resistance and corrosion resistance of the DLC:Ni films were studied using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), micro-Raman spectroscopy, atomic force microscopy (AFM), micro-scratch test, potentiodynamic polarization test and open circuit potential measurement. The results indicated that the corrosion resistance of the DLC:Ni films in a 0.6 M NaCl solution decreased with increased Ni content in the films though the films showed good passivation behavior in the NaCl solution.     

Surface characteristics, nano-indentation and corrosion behavior of Nb implanted NiTi alloy

NiTi shape memory alloy has been modified by Nb implantation with different implantation parameters including incident dose and current. The surface morphology and chemical components are determined by atomic force microscopy (AFM), Auger Electron Spectroscopy (AES) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results show that Nb implantation leads to the formation of compact Nb₂O₅/TiO₂ thin film about 30 nm in thickness on the surface of the NiTi alloy and decreases the surface concentration of Ni. A larger incident dose or incident current causes a higher surface roughness and a higher Nb content in the implantation layer of NiTi alloy. The nano-indentation measurements indicate the obvious reduction of both nano-hardness and Young's modulus of the Nb implanted NiTi alloy in the implantation layer and even in deeper NiTi matrix. The results of potentiodynamic polarization test show that the corrosion resistance of NiTi alloy in Hanks's solution has been evidently improved by Nb implantation. The NiTi alloy with a moderate implantation parameter of 1.5 × 10¹⁷ ions/cm² and 2 mA exhibits the best corrosion resistance ability.     

Influence of carbon sputtering power on structure, corrosion resistance, adhesion strength and wear resistance of platinum/ruthenium/nitrogen doped diamond-like carbon thin films

Platinum/ruthenium/nitrogen doped diamond-like carbon (PtRuN-DLC) thin films were deposited on conductive p-Si substrates using a DC magnetron sputtering deposition system by varying carbon sputtering power. The chemical composition, bonding structure, surface morphology and adhesion strength of the PtRuN-DLC films were investigated using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), micro-Raman spectroscopy, atomic force microscopy (AFM), and micro-scratch test, respectively. The corrosion behavior of the PtRuN-DLC films in a 0.1 M NaCl solution was investigated using potentiodynamic polarization test. The corrosion results indicated that the corrosion resistance of the PtRuN-DLC films increased with increased carbon sputtering power probably due to decreased porosity level in the films with increased growth rate and film thickness. The wear performance of the PtRuN-DLC films was investigated with a ball-on-disc micro-tribometer. It was found that the increased carbon sputtering power significantly improved the wear performance of the films by enhancing the adhesion strength of the films.     

Ti6Al4V合金上类金刚石膜的摩擦学性能及腐蚀行为

采用离子束沉积技术在医用Ti6Al4V合金表面制备类金刚石薄膜(DLC),利用原子力显微镜、Raman光谱、X射线光电子能谱(XPS)及UMT-2摩擦磨损试验机对薄膜的形貌、结构、摩擦学性能进行表征。采用动电位极化对涂层前后基底的耐腐蚀性能进行测试。结果表明:制备薄膜为类金刚石碳结构,基底偏压对薄膜形貌、结构有较大影响;偏压为-100V时制备的薄膜表面粗糙度低(6.5nm),sp3/sp2比值高,摩擦学性能优异;经DLC膜保护的合金基底耐腐蚀性能获得明显改善。     

多孔NiTi合金直流-脉冲阳极氧化表面改性研究

采用低温直流-脉冲阳极氧化技术对多孔NiTi合金表面进行改性,分析直流-脉冲阳极氧化过程,利用XPS、SEM、动电位极化对阳极氧化膜的组成、形貌以及耐腐蚀性进行研究,观察阳极氧化前后多孔NiTi合金在模拟人工体液中Ni离子释放行为。研究结果表明在直流3 A、脉冲6 A下阳极氧化的多孔NiTi合金表面形成了一层均匀的多孔氧化膜,其厚度在190 nm左右,主要成分为Ti的氧化物,阳极氧化后多孔NiTi合金的耐腐蚀性显著提高,其Ni离子释放速率大幅度降低。     

Properties of Zr-ZrC-ZrC/DLC gradient films on TiNi alloy by the PIIID technique combined with PECVD

The Zr-ZrC-ZrC/DLC gradient composite films were prepared on TiNi alloy by the techniques combined plasma immersion ion implantation and deposition (PIIID) and plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). With this method, the Zr-ZrC intermixed layers can be obtained by the ion implantation and deposition before the deposition of the ZrC/DLC composite film. In our study, an optimal gradient composite film has been deposited on the NiTi alloys by optimizing the process parameters for implantation and deposition. The surface topography was observed through AFM and the influence of the deposition voltage on the surface topography of the film was investigated. XPS results indicate that on the outmost layer, the Zr ions are mixed with the DLC film and form ZrC phase, the binding energy of C 1s and the composition concentration of ZrC depend heavily on the bias voltage. With the increase of bias voltage, the content of ZrC and the ratio of sp³/sp² firstly increases, reaching a maximum value at 200 V, and then decreases. The nano-indentation and friction experiments indicate that the gradient composite film at 200 V has a higher hardness and lower friction coefficient compared with that of the bare NiTi alloy. The microscratch curve tests indicate that gradient composite films have an excellent bonding property comparing to undoped DLC film. Based on the electrochemical measurement and ion releasing tests, we have found that the gradient composite films exhibit better corrosion resistance property and higher depression ability for the Ni ion releasing from the NiTi substrate in the Hank's solution at 37°C.     

硼掺杂DLC薄膜在海水环境中的腐蚀磨损性能

目的 研究硼（B）掺杂对类金刚石（DLC）薄膜在人工海水介质中耐腐蚀性能和摩擦磨损性能的影响。方法 利用非平衡磁控溅射的方法,通过控制碳化硼靶材和石墨靶材电流,在304不锈钢基底表面沉积了一种无掺杂DLC薄膜和两种不同B含量的DLC薄膜（B的原子数分数分别为7.23%、13.27%）。采用扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、纳米压痕仪、划痕仪、摩擦实验机对薄膜的化学成分、显微结构、纳米硬度、结合力及摩擦性能进行研究。通过测试薄膜在人工海水介质中的静态极化曲线和交流阻抗谱以及监测薄膜在摩擦前后和摩擦过程中的开路电位变化,来研究薄膜在人工海水中的摩擦学和耐腐蚀性能。结果 与未掺杂的DLC薄膜相比,掺杂B原子数分数为7.23%的DLC薄膜的硬度和弹性模量变化不明显,但ID/IG增大,与基底的结合力增大到36 N（无掺杂DLC薄膜为20 N）,自腐蚀电位升高,自腐蚀电流密度减小,极化电阻增大,并且在人工海水介质中的摩擦系数降低了10.7%,磨损量降低了37.0%,开路电位大幅升高。掺杂B原子数分数为13.27%的DLC薄膜的摩擦学及耐蚀性能则大幅度下降。结论 在DLC薄膜中掺杂适量的B有助于提高DLC薄膜在人工海水介质中的耐腐蚀性能和磨蚀性能。     

钽掺杂对多层Ta-DLC薄膜摩擦及腐蚀行为的影响

目的 解决316L不锈钢在苛刻海洋环境中易磨损、易腐蚀的问题。方法 采用中频磁控溅射技术在316L不锈钢上沉积了Ta/TaN/TaCN/Ta-DLC薄膜。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射、纳米压痕、往复摩擦磨损试验和电化学测试等手段,重点研究了DLC膜层中Ta元素掺杂含量对薄膜结构、组成成分、力学性能、摩擦学性能和耐腐蚀性能的影响规律。结果 随着Ta元素含量(原子数分数)从2.04%增到4.16%,薄膜中的sp³键含量呈现先升高后降低的趋势,当Ta原子数分数为3.60%时,薄膜中sp³键含量最高,且薄膜的硬度及弹性模量达到最大,分别为7.01 GPa和157.87 GPa。随着Ta元素含量的增加,薄膜的平均摩擦因数逐渐减小,在4.16%(原子数分数)时达到最小0.21。Ta元素含量对薄膜的结合力影响较小,且所有薄膜结合力总体在10 N左右。当Ta原子数分数为3.60%时,薄膜的腐蚀电流密度及钝化电流密度最小,分别为0.006 μA/cm²和0.63 μA/cm²,比其他薄膜的低1~2个数量级,并且薄膜电阻及电荷转移电阻最大,展现出最为优异的耐腐蚀性能。结论 Ta元素的掺杂提高了薄膜的耐摩擦性能,且适当的Ta元素掺杂能够提高Ta/TaN/TaCN/Ta-DLC薄膜的耐磨耐蚀性能。     

镍钛合金表面钛酸锶生物薄膜的水热合成

目的：改善镍钛合金的耐蚀性和添加锶离子用于治疗骨质疏松症。方法采用氢氧化钠和硝酸锶混合溶液对镍钛合金进行水热处理,处理温度180℃,处理时间分别为1、3和6 h。采用扫描电镜、X射线能谱、X射线衍射和X射线光电子能谱对试样进行显微结构和化学成分分析,采用接触角测量仪评价试样的亲水性,在无钙Hank’s平衡盐液中进行动电位极化实验评价试样的耐蚀性,采用粘结拉伸法测量钛酸锶薄膜与镍钛合金基体之间的结合强度。结果镍钛合金经过水热处理后表面形成了由钛酸锶颗粒组成的薄膜,颗粒尺寸约240~490 nm,薄膜中含有少量镍元素。抛光镍钛试样的水接触角约70°,水热处理试样的接触角大幅上升,达到120°左右。在钝化区内,水热处理3 h试样的阳极电流密度比抛光试样降低了大约一个数量级,因此水热处理试样具有更好的耐蚀性。水热处理3 h制备的钛酸锶薄膜与镍钛基体之间的表观结合强度值为14.1 MPa。结论水热处理不仅改善了镍钛合金的耐蚀性,也在合金表面添加了锶离子,可用于治疗骨质疏松症。