高速钢上氮化碳薄膜附着力及其影响因素的研究

氮化碳(CNx)薄膜具有优异的力学性能和摩擦学性能,很适合用作耐磨保护涂层及固体润滑剂.采用磁控溅射法在高速钢(HSS)基片上制备了氮化碳薄膜,并以划痕法对其附着力进行了研究.结果表明:有TiN中间层的CNx复合薄膜比无TiN中间层的附着性能有较大的提高.CNx/TiN复合薄膜附着性能较好的主要原因是:对基片严格的清洁处理,采用磁控溅射法对基片施加了合适的负偏压,沉积了合适的中间过渡层;工艺参数合理.     

高速钢上磁控溅射氮化碳薄膜的摩擦学性能研究

采用磁控溅射法在高速钢(HSS)基片上制备了氮化碳(CNx/TiN)复合薄膜,并采用球-盘式摩擦试验法对其摩擦学性能进行了研究.通过分析薄膜的摩擦系数变化曲线,并辅之以薄膜摩擦表面形貌的显微观察分析以及EDS微区成分分析,对薄膜的摩擦学性能进行了表征.结果表明,CNx/TiN复合薄膜与对偶球(Si3N4)之间的摩擦系数约为0.3.具有较好的减摩性能,但复合薄膜的耐磨性能受制备工艺的影响较大.沉积合适的TiN/Ti过渡层可以显著提高薄膜的耐磨性能.薄膜的磨损机理主要为磨粒磨损与黏着磨损以及疲劳磨损相互结合.     

基片偏压对直流反应磁控溅射CNx薄膜性能的影响

采用直流反应磁控溅射方法,在不同偏压条件下,在硬质合金基片(YG8 WC 8%Co)上沉积了氮化碳薄膜,并通过X光电子能谱仪、涂层附着力自动划痕仪和摩擦磨损试验机研究了CNx薄膜与基体的附着力及其摩擦学性能.结果表明,基片偏压对附着力和薄膜的摩擦学性能有一定的影响,在偏压为-100 V时沉积的CNx薄膜摩擦系数较小,具有良好的减摩作用,对硬质合金的附着力最好.     

硬质合金沉积CNx薄膜及其摩擦性能研究

采用射频反应磁控溅射法在硬质合金(YG8)基片上沉积了CNx和CNx/TiN复合薄膜,并对其进行了后处理.XPS分析CNx薄膜的化学结构表明其中含有N-sp3C和N-sp2C两种结构.摩擦磨损实验研究表明样品具有良好的耐磨性能,样品经后处理后摩擦系数显著降低.     

磁控溅射制备铁掺杂氮化铜薄膜的研究

采用反应磁控溅射法在氮气分压0.5Pa、基底温度100℃条件下,在玻璃基底上分别制备了氮化铜薄膜和铁掺杂氮化铜薄膜.XRD显示氮化铜薄膜择优(111)晶面生长,铁掺杂使氮化铜薄膜的结晶程度减弱.AFM显示铁掺杂使氮化铜薄膜粗糙度增加.铁掺杂不同程度地提高了氮化铜薄膜的沉积速率和电阻率.     

N含量对CNx薄膜结构和介电性能的影响

利用双放电腔微波ECR等离子体增强非平衡磁控溅射(MW-ECR PEUMS)系统,在室温下制备CNx薄膜.通过傅立叶变换红外光谱、X光电子能谱表征技术以及椭偏仪测试手段,研究了N含量对CNx薄膜结构和介电性能的影响.研究结果表明,随着CNx薄膜N/C比的增大,sp3 C-N的形成受到抑制,sp2 C-N的形成增多,薄膜折射率以及介电常数电子极化贡献部分降低.     

从二氰二胺的DMF溶液中电化学沉积氮化碳薄膜

首次采用二氰二胺的N,N二甲基甲酰胺(DMF)溶液做沉积液,用Si(100)和ITO导电玻璃做基底,在阴极上电化学沉积了CNx薄膜。X射线衍射(XRD)花样说明沉积的CNx薄膜为非晶结构。X射线光电子能谱(XPS)、傅立叶转换红外光谱(FTIR)分析结果表明CNx样品薄膜的N/C比为0.7左右,碳和氮主要以C—N、C=N的形式成键,有少量的碳和氮以C≡N的形式成键。电阻率测试显示,样品具有较高的电阻率,Si(100)和ITO导电玻璃基底上氮化碳薄膜的电阻率值范围分别为1011～1012Ω·cm和1012～1013Ω·cm。用Si(100)、ITO导电玻璃两种衬底,CNx薄膜的沉积速率、N含量和电阻率不同,说明衬底的选择对沉积过程和沉积膜的性能有重要影响。     

CNx薄膜的结构、力学性能和摩擦学性能

采用射频磁控溅射方法制备了非晶CNx薄膜。利用纳米硬度计研究了薄膜沉积过程中基体负偏压对薄膜硬度和弹性的影响。利用X光电子能谱分析了CNx薄膜的结构。另外 ,还研究了在微动摩擦实验中振动频率、振幅和载荷对摩擦系数的影响。     

氮化碳薄膜的电化学沉积及其电阻率研究

在ITO导电玻璃基底上,采用二氰二胺分散在DMF(N,N-二甲基甲酰胺)中形成的溶液做沉积液,阴极电化学沉积了CNx薄膜。X射线光电子能谱(XPS)和傅立叶转换红外光谱(FTIR)的分析结果表明,沉积的CNx薄膜的N/C比为0.7左右,碳和氮主要以C-N、C=N的形式成键,有少量的碳和氮以C≡N的形式成键。拉曼光谱测试发现其存在多个吸收峰,对其进行分析的结果表明薄膜样品中含有α-C3N4和β-C3N4相的成分。电阻率测试表明,氮化碳薄膜的电阻率值达到1012～1013Ω·cm。     

纳米晶体Ti表面磁控溅射CN_x/SiC双层薄膜的干摩擦磨损性能

采用室温磁控溅射技术在纳米晶体钛表面制备出CNx/SiC双层薄膜,SiC为中间层。研究了CNx薄膜的纳米压痕行为和摩擦磨损性能。试验结果表明:CNx薄膜的纳米硬度、杨氏弹性模量、硬度与弹性模量比值分别为8.03GPa,55.0GPa和0.146;在200g载荷、氮化硅球(半径为2mm)为对摩件、大气干摩擦条件下,CNx薄膜的磨损速率为10-6mm3m-1N-1级,摩擦系数约为0.159,磨损后薄膜未出现裂纹和剥落。分析表明,摩擦系数和摩擦化学有关,良好的抗磨性能和硬度与弹性模量比值较之是相一致的。