CrAlN抗冲蚀涂层制备及性能研究

为提高钛合金材料抗冲蚀性能,利用真空阴极电弧沉积技术在TC11钛合金上沉积CrAlN涂层,研究靶电流、偏压和气压对涂层结构及性能的影响。采用扫描电镜观察膜层表面和截面形貌,金相显微镜对表面的大颗粒进行定量分析;显微硬度计测量膜层的维氏显微硬度;采用喷砂试验机对涂层的抗冲蚀性能进行测试,通过三维表面轮廓仪测量涂层厚度和侵蚀坑的深度;X射线衍射仪表征涂层中的晶体结构。结果表明:靶电流从70A增大到110A,虽可提高涂层的沉积速率,但会导致涂层表面大颗粒增加,从而降低涂层的抗冲蚀性能;气压从1Pa增大至4Pa,可有效地减少涂层表面颗粒的尺寸及数量,但也会一定程度降低沉积速率及硬度;偏压对CrAlN涂层的结构及性能影响最大,偏压在-50V时涂层呈(200)择优取向,-100V涂层呈(111)择优取向,-200V时,涂层择优取向不明显;且随着偏压的增加,涂层的硬度及抗冲蚀性能增大,在高冲蚀角下,冲蚀的失效机理为脆性失效。结论:工艺参数中靶电流对表面质量的影响最大;涂层的生长取向与偏压密切相关;CrAlN涂层的表面质量及硬度直接影响其抗砂粒冲蚀性能,偏压对涂层抗冲蚀性能影响最大。最终优化的工艺参数为:靶电流90A、偏压-100V、气压4Pa。     

离子镀中弯管磁过滤器的效率和颗粒去除效果的研究

真空多弧离子镀沉积四面体非晶碳薄膜(ta-C)过程中,利用90°磁过滤器弯管去除大颗粒。本文探究了磁场强度、弯管偏压、弧电流和挡板孔径对弯管中离子传输效率(离子流)的影响,同时研究了薄膜表面颗粒去除情况。实验结果表明,弯管中离子流随磁场强度增强而增大,但增大磁场强度会导致颗粒数量增多;在中低磁场强度下,弯管偏压约为+15 V时可获得较高的离子传输效率,相比于不施加偏压提高了近70%;减小挡板孔径可使沉积速率降低,但可以显著改善大颗粒过滤效果;改变弧电流对弧源离子产生率和过滤器传输效率几乎没有影响,减小弧电流能够降低大颗粒的发射数量。本文研究内容为工业应用中采用磁过滤弯管减少薄膜大颗粒提供参考。     

高速钢刀具多弧离子镀TiN涂层研究

本文结合了刀具　ＴｉＮ涂层多弧离子镀设备（美国多弧设备公司－Ｍｕｌｔｉ－Ａｒｃａｃｕｕｍ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｉｎｃ．生产ＭＡＶ－３２型多弧离子镀设备）实际生产需要，在工艺允许范围内改变氮气压力、工件负偏压、靶源电流和基片温度，利用电子探针、Ｘ－射线衍射仪、透射电镜和扫描电镜等分析仪器，对ＴｉＮ涂层进行了成分、相结构及显微组织分析研究，得出了比较切合实际的评价。     

多弧离子镀TiN薄膜颜色性能的研究

用多弧离子镀技术在3Cr13不锈钢表面沉积TiN薄膜,用扫描电子显微镜和可见光分光光度计研究了大颗粒、氮气流量与靶电流对膜层颜色性能的影响及其作用规律。结果表明,大颗粒由表面结晶层、中间层和液滴层组成,大颗粒数量较少时不会影响薄膜的颜色性能。增加氮气流量,样品的反射率呈下降趋势,颜色坐标红/绿值a*和黄/蓝值b*增大,明度L*减小,彩度指数C*ab增大,色调角H*ab减小,薄膜颜色由银灰色逐渐变化为深黄色;然而,随着靶电流的增大,色调角H*ab增大,彩度指数C*ab、红/绿值a*和黄/蓝值b*减小,薄膜颜色从深黄色逐渐变为银白色。靶电流的变化改变了膜层中钛和氮的原子比,可对氮气流量的变化起到补偿作用。     

离子镀Ti1-xAlxN涂层的形貌及力学性能研究

采用多弧离子镀和磁过滤阴极电弧离子镀技术制备了Ti1-xAlxN涂层.研究了工艺参数对用Ti:Al=1:1的TiAl合金靶制备的Ti1-xAlxN涂层表观颜色的影响,以及以获得深色Ti1-xAlxN涂层为目的时工艺参数对涂层性能的影响.结果表明:不同工艺参数对Ti1-xAlxN涂层表观颜色的影响大小依次为基体偏压,真空度,沉积温度,霍尔离子源功率;离子镀Ti1-xAlxN涂层的膜基结合力较好,在脉冲偏压-150V、直流偏压-15V附近有硬度最高,在较高真空度、较高沉积温度、较高基体负偏压下制备的Ti1-xAlxN涂层的磨擦学性能较好.     

多弧离子镀用于制备高质量的Ti-N膜

研究了多弧离子镀制备Ｔｉ－Ｎ膜的重要工艺参数（磁场、弧电流、偏压和氮气流量）对膜层质量的影响．详细分析了它们影响膜层特性的原因,实验证明,提高弧电流的同时抑制液滴的产生,是提高膜层质量和生产效率的有效途径。     

脉冲叠加直流偏压电弧离子镀TiCrNx薄膜的制备与性能研究

采用脉冲叠加直流偏压电弧离子镀技术在硬质合金刀具表面制备TiCrNx薄膜,利用XRD,SEM,多功能材料表面性能测试仪等对TiCrNx薄膜进行表征.结果表明,TiCrNx与TiN薄膜相比,硬度有所下降.膜-基结合力与靶材阴极弧电流及偏压有关.     

工艺参数对阴极电弧离子镀ZrN薄膜表面形貌及结构的影响

本文采用阴极电弧离子镀技术制备了ZrN膜层,研究了工作气压、偏压、弧流等工艺参数对ZrN膜层表面形貌和结构的影响,分别用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分析了膜层的表面形貌及相结构。结果表明:工作气压、偏压、弧电流等工艺参数对ZrN膜层的表面形貌有较大的影响,在本实验内适当提高N2压强、偏压以及在稳弧前提下降低弧流有利于减少大颗粒,改善ZrN膜层表面形貌,提高膜层综合性能;不同工艺参数下制备的ZrN膜层均具有典型的面心立方结构,工作气压和弧电流对ZrN膜层晶体生长方向的影响较小,偏压对晶体生长方向的影响显著,在20 V偏压下,晶体呈(200)面择优取向,继续提高偏压(100 V~300 V),晶体生长呈(111)面择优取向。     

稀土Ce对电弧离子镀涂层颗粒和致密性的改善作用

电弧离子镀涂层的颗粒和致密度直接影响涂层的力学性能和表面质量.通过在阴极靶中引入约0.5%的稀土Ce,制得了TiN、Ti(Ce)N、(Ti,Cr)N、(Ti,Cr,Ce)N和CrN电弧离子镀层.SEM分析及研究表明:电弧离子镀涂层颗粒的形态除鹅卵状外,圆球形也很常见,炉灰夹杂也是一种涂层颗粒,它对涂层质量的影响更甚于液滴;在阴极靶和涂层中引入稀土Ce可显著减少液滴颗粒,提高涂层致密性.最后,还探讨了稀土元素改善离子镀涂层表面颗粒状况和提高涂层致密度的机理.     

电弧离子镀中不同偏压模式对TiN薄膜形貌的黄美东

用扫描电子显微镜观察了电弧离子镀中各种不同偏压模式：不加偏压、加不同直流偏压和加幅值相同但占突比不同的脉冲偏压情况下获得的TiN薄膜的表面形貌,结果表明,脉冲偏压可以大大减小膜表面的大颗粒尺寸和数量,显著改善表面形貌。     

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。     

多弧离子镀沉积过程中等离子体参数对薄膜沉积的影响

采用平面探针测试了衬底附近的电流密度，弧电流和衬底偏压的增加均有助于增加到达衬底附近的离子的数量。弧电流增加引起村底的温升，衬底偏压对衬底温度影响较小。采用多弧离子镀技术沉积Cr-N薄膜，衬底偏压对薄膜的硬度影响较小；弧电流增大，薄膜的硬度随之降低。XRD分析表明，弧电流较高时，不利于Cr—N相的形成，薄膜中以Cr的宏观液滴为主，薄膜硬度较低。     

多弧离子镀弧源靶工作条件对氮化钛薄膜中钛液滴的影响

本文研究了阴极靶弧电流大小、阴极靶表面热弧斑运动轨迹的电磁场控制、以及阴极靶脉冲弧沉积对多弧离子镀TiN薄膜中Ti液滴的影响。通过优化镀膜参数,可以有效地减少Ti液滴的数量和尺寸,提高TiN薄膜／工件基体之间的结合力。     

PVD法制备(Ti,Al)N涂层中残余应力对其质量的影响

在国产离子镀和空心阴极离子镀复合镀膜机上,通过改变脉冲偏压值制备了(Ti,Al)N涂层。用X射线衍射仪对涂层的相组成进行了检测分析,并通过测得的衍射谱线计算了(Ti,Al)N涂层中的残余应力值;扫描电镜观察涂层表面微观形貌显示涂层表面存在"大颗粒"现象;用材料表面微纳米力学测试系统检测了涂层与基体间的结合力和涂层的硬度值。对涂层中残余应力与质量和性能之间关系的研究分析表明:(Ti,Al)N涂层中存在着残余压应力,且随脉冲偏压值的增加其值有先减小后增大的趋势;涂层中"大颗粒"现象随脉冲偏压值的提高能够显著得到减轻,涂层与基体间结合力得到提高,涂层的硬度值增大,涂层质量和力学性能均得到改善。     

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。     

工艺参数对电弧离子镀沉积铜薄膜微结构及性能的影响

采用脉冲偏压电弧离子镀技术在不同工艺参数(弧电流、基体负偏压)水平下制备了一系列铜薄膜。利用金相显微镜、腐蚀失重试验和双向弯曲试验分别研究了弧电流和基体负偏压对铜薄膜组织结构、耐腐蚀性能和结合性能的影响。结果表明,弧电流由40A增加到80A,薄膜表面颗粒含量明显增加,大颗粒尺寸由13.71μm增加到19.36μm,膜层平均腐蚀速率降低;随着弧电流提高,薄膜结合性能先降低后提高,60A时膜层结合性能最理想;随着基体脉冲负偏压升高,薄膜结合性能提高,薄膜表面颗粒含量及其尺寸减小、负偏压达到200V时大颗粒净化效果明显;基体脉冲负偏压由20V升高到180V,膜层平均腐蚀速率先降低后升高,140V时膜层耐腐蚀性能最佳。     

多弧离子镀合金涂层表面颗粒的研究

采用多弧离子镀技术，以ＤＺ－２２合金为基材，制备了Ｃｏ－Ｎｉ－Ｃｒ－Ａｌ－Ｔａ－Ｓｉ合金涂层。观察了合金涂层表面大颗粒的形貌，考察了大颗粒（液滴）的沉积对涂层组织的影响，讨论了大颗粒的成分及形成过程，揭示了大颗粒现象的一般规律，提出了合金涂层平均成分的表示方法。     

脉冲偏压对304不锈钢表面多弧离子镀CrAlN薄膜结构和耐蚀性能的影响

目前,鲜见有关脉冲偏压对多弧离子镀Cr Al N薄膜耐蚀性能影响的报道。以不同的脉冲偏压在304不锈钢表面多弧离子镀Cr Al N薄膜。采用扫描电镜、显微镜、X射线衍射仪、硬度仪、粗糙度仪分析了Cr Al N薄膜的表面形貌、相结构、硬度、表面粗糙度及耐蚀性能,分析了脉冲偏压对相关性能的影响。结果表明:随着脉冲偏压幅值的增大,Cr Al N薄膜表面大颗粒及凹坑尺寸和数量减少,薄膜质量提高;Cr Al N薄膜主要由(Cr,Al)N相组成,随着偏压增加,Cr Al N薄膜出现(220)择优取向;Cr Al N薄膜表面粗糙度随脉冲偏压增大而减小,显微硬度随脉冲偏压的增大而增大;Cr Al N薄膜在3.5%Na Cl溶液中的耐蚀性随着脉冲偏压的增大而增大,脉冲偏压为400 V时,Cr Al N薄膜与基体304不锈钢的腐蚀速率之比为0.34,薄膜的综合性能最好。     

0Cr15Ni5Cu2Ti不锈钢表面TiN膜层制备

0Cr15Ni5Cu2Ti不锈钢基材表面多弧离子镀方法制备TiN硬质涂层.工件表面镀膜处理技术的关键是膜/基结合强度.分析预热温度和工作偏压对膜层的膜/基结合强度、膜层结构及表面硬度的影响,优化制备工艺,满足使用要求.结果显示预热温度和工作偏压对膜/基结合效果影响显著.镀膜处理后,工件表面硬度大于1200HV0.05,膜/基结合力最小临界载荷高于60N.     

电磁场对电弧离子镀沉积AlTiN涂层的影响

主要研究电磁场对电弧离子镀沉积AlTiN涂层的影响。通过改变电磁场的电压,研究阴极弧斑在不同电磁场下的运动现象以及AlTiN涂层的微观结构和力学性能。结果表明阴极弧斑的运动受磁场电压的影响。增加磁场电压,弧斑更多的在电弧靶中心区域聚集。AlTiN涂层的大颗粒分布、沉积速率、微观结构和硬度相应地受电磁场电压的影响。文章对相关机理进行了研究。