磁控溅射TiAIN和WTiN薄膜的制备与摩擦性能研究

采用双靶反应磁控溅射的方法在40Cr基体上制备了TiAlN薄膜和WTiN薄膜。用XRD,SEM,AFM等检测手段对薄膜的表面状态及结构等进行了表征,采用UMT-3型多功能摩擦试验机,在室温、大气环境、无润滑的条件下对TiAlN和WTiN薄膜的摩擦性能进行了评价。实验结果表明:TiAlN薄膜出现了两种硬质相TiN与TiAlN共存的物相结构,而WTiN薄膜出现了TiN0.6O0.4,TiN,W2N,WN等多种物相结构;制备的TiAlN、WTiN薄膜表面晶粒均匀细小,生长均以粒状结构为主;摩擦实验数据表明制备的TiAlN和WTiN薄膜均拥有良好的摩擦性能。     

中频磁控溅射沉积DLC/TiAlN复合薄膜的结构与性能研究

采用中频非平衡磁控溅射沉积工艺,并施加霍尔离子源辅助沉积,在高速钢W18Cr4V及单晶硅基体上制备了梯度过渡的DIE/TiAlN复合薄膜.利用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、显微硬度计、摩擦磨损仪等分析检测仪器对DLC/TiAlN复合薄膜的表面形貌、晶体结构、显微硬度、耐磨性等性能进行了检测分析.实验及分析结果表明:DLC/TrAlN薄膜平均膜厚为1.1μm,由于薄膜中的Al含量较多,使得复合薄膜的表面比DLC薄膜的表面要粗糙一些;通过对复合薄膜表层的XPS分析可知,ID/IG为2.63.由XPS深层剖析可知,DLC/TiAlN薄膜表层结构与DLC薄膜基本相同,里层则与TiAlN薄膜相似.在梯度过渡膜中,复合膜层之间的界面呈现为渐变过程,结合的非常好.DLC/TiAlN薄膜的显微硬度为2030 HV左右.与DLC薄膜显微硬度接近,低于TiAlN薄膜的显微硬度.但是DLC/TiAlN薄膜的耐磨性要好于TiAlN薄膜和DLC薄膜;DLC/TiAlN薄膜的耐腐蚀性能略好于DLC薄膜.     

非平衡磁控溅射TiAlN薄膜的高温抗氧化性能研究

采用非平衡磁控溅射技术在硬质合金基体上制备了TiAlN薄膜.在400℃-800℃对试样进行氧化实验,利用XRD,SEM,精密电子天平等对TiAlN薄膜的物相、断口组织形貌以及氧化增重结果进行分析.实验结果发现,在800℃以下,TiAlN薄膜具有良好的抗高温氧化性.     

电弧离子镀与磁控溅射复合技术制备Ti/TiN/TiAlN复合涂层的组织结构与力学性能

采用磁控溅射和电弧离子镀技术,在高速钢基体上制备了Ti/TiN/TiAlN复合涂层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、微米划痕仪等方法研究了镀覆条件对复合涂层的形貌、组织结构和力学性能的影响。结果表明,离子镀镀覆的过渡层对磁控溅射涂层的显微组织和力学性能有重要影响。例如,新开发的AIP+MS技术制备的复合膜比AIP或MS技术制备的薄膜具有更高的硬度、更好的耐磨性能、更光滑的表面和更强的膜基结合力(大于30N)。由于电弧离子镀TiN过渡层表面的"大颗粒"在磁控溅射沉积TiAlN薄膜时也会结晶长大,组织形貌与膜上的TiAlN相似,提高了其与周围薄膜的结合,电弧离子镀TiN过渡层表面的"大颗粒"负面效应大大弱化。     

TiAlN/SiO2太阳能选择性吸收薄膜的制备与研究

采用直流磁控溅射法在铜基底上制备了TiAlN/SiO2选择性吸收薄膜。通过调整制备过程中的工艺参数,得到优化后的组合薄膜(铜基底),其吸收率可达0.92、发射率为0.06。在此组合膜系中,TiAlN为吸收层,SiO2为减反层。对基底为铜片的样品在550℃退火2h,其性质保持稳定,表明TiAlN/SiO2组合薄膜在高温太阳能选择性吸收领域具有一定的应用前景。     

TiAlN硬质薄膜的制备工艺及结构性能研究进展

硬质TiAlN薄膜作为最有前途的TiN薄膜替代材料,具有比TiN薄膜更高的硬度、低摩擦因数、良好的高温稳定性和耐腐蚀性等优异性能,在石油、刀具、模具、电力、航空发动机等领域得到广泛应用。本文综述了TiAlN薄膜近年来国内外的应用及发展情况,着重阐述了TiAlN薄膜的制备方法,以及工艺参数对TiAlN薄膜性能的影响。同时对TiAlN硬质涂层的结构和性能进行了全面介绍,指出了TiAlN硬质薄膜性能优化的方法,并对TiAlN硬质薄膜的研究以及应用方向进行了展望。TiAlN硬质薄膜会随着科研人员的进一步深入研究以及应用的需求向复合化、多元化、纳米多层结构方向发展。     

TiAlN和TiCrAlN薄膜的制备和耐磨性能

采用电弧离子镀和非平衡磁控溅射镀膜技术沉积TiAlN,TiCrAlN薄膜和TiCrAlN/TiCrN复合薄膜。采用扫描电镜(SEM)观察薄膜表面形貌和磨痕形貌,X射线衍射(XRD)检测薄膜结构,俄歇电子能谱仪(AES)分析薄膜成分,摩擦磨损试验评价薄膜的耐磨损性能。实验结果表明,采用Ti/TiN复合膜过渡层,可有效提高薄膜与基体的结合性能;采用磁控溅射与电弧离子镀复合技术制备的TiCrAlN/TiCrN薄膜表面较光滑、粗糙度小,与基体结合强度较高,仅产生较轻微的磨粒磨损和疲劳磨损,具有较优的耐磨性能,适合用于刀具表面处理。     

磁控溅射TiAlSiN膜的抗氧化性能

目前,针对TiAlN和TiAlSiN薄膜在800~1 000℃高温氧化时的硬度及抗氧化性能研究较少。利用磁控溅射技术,在高速钢W18Cr4V表面制备了TiAlN和TiAlSiN薄膜,当Al靶功率为100 W、Si靶溅射电流为0.20 A时,TiAlSiN薄膜硬度及弹性模量达到最大值,对此条件下的膜层进行了大气高温氧化试验。采用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等检测手段,研究了800,900,1 000℃下2种薄膜的抗氧化性。结果表明:经相同温度氧化处理后,TiAlSiN薄膜的表面粗糙度明显小于TiAlN薄膜的;在TiAlN中引入Si元素形成Si3N4包裹TiN纳米晶的复合结构,抑制了膜层中裂纹的形成,使TiAlSiN薄膜在相同氧化温度下的抗氧化性能比TiAlN薄膜更加优异。     

N2流量对中频非平衡磁控溅射TiAlN薄膜结构及性能的影响

采用非平衡磁控溅射技术在AISI202不锈钢片和P(111)单晶硅基底上制备了TiAlN薄膜,并利用场发射扫描电镜(FESEM)、三维轮廓仪、X射线衍射仪(XRD)、X射线电子能谱仪(XPS)、纳米压痕仪对薄膜的结构和性能进行了考查。结果表明,随着N2流量的升高,TiAlN薄膜的沉积速率降低,Al/Ti比率先升高后迅速降低;薄膜主要由TiN立方晶构成,且随N2流量的升高晶粒尺寸减小,柱状晶结构变疏松。在氮气流量为20mL/min时,薄膜具有最高的硬度及结合力。     

磁过滤阴极真空弧沉积法制备TiAlN薄膜的研究

采用磁过滤阴极真空弧沉积技术在不同的真空室压强（N2流量）状态下制备TiAlN薄膜，讨论了N2流量对TiAlN薄膜各项性能的影响。并对薄膜的成分、结构和性能进行了测试。测试结果表明：获得薄膜较好，真空室压强对薄膜的厚度、摩擦系数和纳米硬度都有着重要的影响。     

磁控溅射和能量过滤磁控溅射TiO_2薄膜结构和光学性质的对比研究

磁控溅射是一种广泛应用的薄膜制备技术。能量过滤磁控溅射是对磁控溅射技术加以改进后的一种薄膜制备技术。通过改变能量过滤磁控溅射技术过滤电极网孔大小制备TiO_2薄膜,研究了网孔目数对薄膜物相结构、表面形貌以及光学性质的影响,并与磁控溅射技术制备的TiO_2薄膜进行了对比研究。结果表明:(1)能量过滤磁控溅射技术较磁控溅射技术所制备薄膜的结构均匀性更加优异,薄膜的透射率由86.5%增大到91.4%、波长500nm处折射率由1.61增加到1.68、波长300nm处消光系数由0.42降低到0.12;(2)能量过滤磁控溅射技术过滤电极网孔目数不同时薄膜的结晶性能、表面粗糙度以及光学性质均存在差异,且随网孔目数的增加呈周期性变化;(3)过滤电极网孔目数为8目时,薄膜的结晶性能较好、薄膜较为均匀、透射率较高,为91.4%。     

射频磁控溅射法ZnO薄膜制备工艺的优化

用射频磁控溅射制备ZnO薄膜,研究了溅射功率、溅射气体中氧氩以及工作气压对薄膜结构和光学性能的影响。通过对不同制备条件下的薄膜结构和薄膜的室温透射谱的分析,得到了磁控溅射制备ZnO薄膜的最佳工艺参数。     

磁控溅射TiAlVN薄膜中V含量对其结构和抗腐蚀性能的影响

向TiAlN薄膜中添加V可改善薄膜性能.采用磁控溅射技术沉积了不同V含量的TiAlVN薄膜,通过能谱仪、台阶仪、X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)分析薄膜的成分、厚度、相结构和表面形貌,用动电位极化的方法研究薄膜的抗腐蚀性能.结果表明:TiAlVN薄膜属于面心立方(fcc)和六方密排(hcp)二重结构,晶格...     

Cr,Ni的掺杂对TiAlN基薄膜高温摩擦性能的影响

为了开发具有优异抗摩擦磨损性能的薄膜材料,采用多弧离子镀在4Cr13马氏体不锈钢表面沉积TiAlN薄膜,采用磁控溅射法和多弧离子镀在4Cr13表面分别沉积掺杂Cr和Cr-Ni的TiAlN薄膜.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和维氏硬度计分析薄膜的表面形貌、物相和表面硬度,并对不同温度下磨损后的薄膜表面形貌...     

脉冲偏压幅值对TiN／TiAlN多层薄膜微观结构和性能的影响

采用电弧离子镀的方法,通过改变脉冲偏压幅值在M2高速钢表面制备了TiN／TiAlN多层薄膜,研究了脉冲电压幅值TiN／TiAlN多层薄膜微观结构和性能的变化。随着脉冲偏压幅值的增加,薄膜表面的大颗粒数目明显减少。EDX结果表明,脉冲偏压幅值的增加还引起Al／Ti原子比的降低。TiN／TiAlN多层薄膜主要以（111）晶...     

磁控溅射法制备氮化碳薄膜的研究进展

简要评述了磁控溅射法制备氮化碳(CNx)薄膜的研究进展的现状,以及磁控溅射法制备氮化碳(CNx)薄膜过程中工艺参数对薄膜的结构和性能的影响,展望了氮化碳研究的发展趋势.     

能量过滤磁控溅射技术制备TiO_2薄膜光学性能的均一性研究

采用直流磁控溅射(DMS)和能量过滤磁控溅射(EFMS)技术在玻璃衬底上制备TiO_2薄膜。利用扫描电子显微镜、X射线衍射、椭圆偏振光谱仪等对薄膜的性能进行表征和分析。结果表明EFMS技术制备的TiO_2薄膜在较大面积上结晶性能以及光学性能的均一性均得到改善。     

磁控溅射制备聚四氟乙烯低温超疏水薄膜

针对输电线路工程中绝缘子的低温防结冰要求,采用磁控溅射技术在玻璃基底上制备聚四氟乙烯低温超疏水薄膜,研究了溅射制备工艺参数对薄膜超疏水性能的影响,并探究了薄膜的低温超疏水性能。利用水接触角测量仪,扫描电子显微镜以及表面轮廓仪分别对薄膜表面的润湿性能、表面形貌、膜厚以及粗糙度进行表征。结果表明,用磁控溅射工艺制备的聚四氟乙烯薄膜具有优异的疏水性能,其表面的最大静态水接触角可达170°±3°,并在低温下能够保持其超疏水的性能。     

制备工艺条件对HfO_2薄膜结构和性能的影响

用电子束蒸发、离子束辅助、反应磁控溅射三种方法在石英衬底上制备了氧化铪薄膜.利用掠角X射线衍射和扫描电镜分析了不同制备工艺条件下氧化铪薄膜的晶体结构和显微结构,用紫外.可见分光光度计、椭偏仪、和纳米硬度计分别测试了不同制备工艺条件下氧化铪薄膜的可见透射光谱、光学常数和硬度.结果表明薄膜的晶体结构、显微结构、光学性能和硬度等都与制备工艺有着密切的关系,电子束蒸发制备的薄膜为非晶相,而离子束辅助和反应磁控溅射制备的薄膜为多晶相,三种方法制备的氧化铪薄膜都为柱状结构,电子束蒸发和离子束辅助制备的薄膜色散严重,但反应磁控溅射制备的薄膜吸收较大,反应磁控溅射制备薄膜的硬度远大于电子束蒸发和离子束辅助制备薄膜的硬度.并分别用薄膜成核长大热力学原理和薄膜结构区域模型解释了不同工艺条件下氧化铪薄膜晶体结构和显微结构不同的原因.     

高性能导电薄膜的制备

采用磁控溅射法在玻璃基底上制备了Cr-Cu-Al-Cr薄膜,用焊接法测试薄膜附着性能,用x射线衍射仪（XRD）、原子力显微镜（AFM）和台阶仪对薄膜进行表征,研究溅射过程中以及在高温大气环境下薄膜的防氧化方法,分析薄膜晶粒大小与电性能关系,制备出性能较好的导电膜。