中频孪生靶非平衡磁控溅射制备氮化硅薄膜及其性能(英文)

本文采用中频孪生靶非平衡磁控溅射技术在不同氮气流量比例的条件下制备出氮化硅薄膜。利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、椭偏仪等研究了氮气流量比率对氮化硅薄膜的微观结构、表面形貌、沉积速率、折射率的影响。结果表明:中频孪生非平衡磁控溅射技术制备的薄膜为非晶态氮化硅。随着氮气流量比率的增加,Si-N键红外光谱吸收带向低波数漂移,薄膜的沉积速率降低,表面结构更为光滑致密,氮化硅薄膜的折射率降低。薄膜的硬度和杨氏模量分别达到22和220GPa左右。     

柱弧离子镀和非平衡磁控溅射镀制备Ti-N-C黑色硬质膜

采用柱弧离子镀和中频孪生靶非平衡磁控溅射镀膜技术制备了Ti-N-C多层复合黑色硬质膜.采用轮廊仪扫描电子显微镜(SEM)、分光光度计、显微硬度计等手段研究了所得膜层的各项性能.结果表明,两种工艺都可以获得颜色较深的黑色硬质膜,柱弧离子镀制备黑色硬质膜的效率高、力学性能更好;中频孪生靶非平衡磁控溅射制备的黑色硬质膜表面光滑、颜色更深.     

钛合金表面Si-N-O薄膜的制备及其性能研究

采用非平衡磁控溅射（UBMS450）法在钛合金表面制备了Si-N-O薄膜。研究结果表明：氮气流量对薄膜的化学结构、力学性能有很大影响。X射线光电子能谱（XPs）表征显示，随着氮气流量由5ml／min增加到20ml／min，薄膜中的N／Si比从0．36增加到了1．1，力学性能在氮气流量为15ml／min时达到最大值。     

AZ31镁合金表面磁控溅射Zr(Al,Ti)-SiN_x复合薄膜及其耐蚀性能

镁合金表面沉积薄膜可以提高其耐蚀性,但现有的几种沉积方法得到的膜疏松、与基体结合力差,影响了其耐腐蚀性能.为此,采用磁控溅射法在AZ31镁合金表面制备了Al,Zr,Ti膜及其与SiN_x的复合薄膜.用扫描电镜、X射线衍射、XPS研究了金属膜及其与SiNi_x复合薄膜的晶体结构、表面形貌和化学成分.结果表明:所制备的SiN_x薄膜为非晶态的富N膜;Zr膜的耐腐蚀性最好,Al膜的保护性最差;Zr-SiN_x复合薄膜比AZ31镁合金的腐蚀电流密度降低了3个数量级,Ti-SiN_x复合薄膜在阳极极化区出现了钝化.SiN_x复合薄膜的耐腐蚀性优于AZ31镁合金和单一金属膜.     

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。     

非平衡磁控溅射制备氮化硅薄膜及其性能研究

采用非平衡磁控溅射技术,通过改变氮气和氩气分压比P(N2)/P(Ar),在钛合金(Ti6Al4V)表面制备出不同结构及性能的氮化硅薄膜.结果显示,制备的氮化硅薄膜为非晶态结构,随着氮气分压的增加,Si-N键的含量增加,其对应的红外吸收峰逐渐变宽,并向高波数偏移.氮化硅薄膜的显微硬度、耐磨性随着P(N2)/P(Ar)的增加而先增加,当P(N2)/P(Ar)为0.25时,随着P(N2)/P(Ar)的增加,薄膜硬度及耐磨性稍有降低.氮化硅薄膜具有较好的膜/基结合力,当增大氮气和氩气分压比,薄膜的脆性随之增加.     

不同掺氮量的类金刚石薄膜的微观结构及其性能研究

采用激光拉曼光谱、轮廓仪、色差仪、微纳米力学综合测试系统、摩擦磨损试验机等设备,对霍尔等离子体源辅助中频非平衡磁控溅射制备的不同掺氮量的类金刚石薄膜的微观结构及其宏观性能进行了研究.结果表明,随着氩气/氮气流量比的增加,薄膜中的sp3含量出现极大值,极大值两侧对应着不同的微观机制.同时,薄膜的沉积速率逐渐降低,硬度与弹性模量呈现出先增大后减小.薄膜的颜色主要是黑色并随着氮气含量的增加薄膜反射率在红光波段增强.     

AZ31镁合金表面磁控溅射SiNx薄膜的性能研究

采用磁控溅射法在AZ31镁合金表面沉积了SiNx薄膜.用场发射扫描电镜、X射线衍射、X光电子能谱等研究分析了薄膜的晶体结构、表面形貌和化学成分.实验结果表明,所制备的SiNx薄膜为非晶态的富N膜;SiNx薄膜可显著降低AZ31在3.5%的NaCl溶液中的腐蚀电流密度,膜厚为1.5靘时,在阳极极化区出现钝化现象.     

占空比对磁控溅射TiAlN薄膜性能影响的实验研究

采用中频孪生磁控溅射技术,通过调整薄膜沉积过程中占空比大小,制备TiAlN薄膜。并对不同占空比条件下制备的TiAlN薄膜的表面形貌、膜厚、硬度与耐腐蚀性能进行测试与分析,得出占空比变化对磁控溅射TiAlN薄膜性能的影响。     

磁控反应溅射氧流量变化对TiO2薄膜影响的实验研究

通过中频交流磁控溅射设备,利用金属Ti靶制备出了有一定厚度的、质量较好的TiO2薄膜,TiO2薄膜被沉积在玻璃基底上.利用各种分析测试手段对其性能进行了测试,初步探讨了不同氧流量对TiO2薄膜的影响.实验表明,不同氧流量下制备的TiO2薄膜的亲水特性发生了变化.     

大气压下冷等离子弧制备SiO_x涂层超疏水表面

采用冷等离子弧在大气压下以六甲基二硅氧烷为单体制备SiOx超疏水薄膜,研究不同工艺参数对薄膜的结构性能影响。通过傅里叶红外光谱(FTIR)对SiOx薄膜进行了结构分析、通过原子力显微镜(AFM)和数字光学显微镜分析了SiOx薄膜的表面形貌、通过接触角仪测试了所沉积的SiOx薄膜亲/疏水性。在较为详细的研究冷等离子弧制备工艺参数对薄膜的影响后,如基片高度、单体输入量、沉积时间等,我们得到,在基片高度为10cm、单体输入量为90mL.min-1、沉积时间为2min时,可以制备出接触角为160°以上的SiOx超疏水表面。     

氩气流量对四面体非晶碳膜结构和摩擦性能的影响

利用自主研制的45°单弯曲阴极电弧沉积系统,通过改变Ar流量(2,5以及10 ml/min),在p型(100)硅基底上制备了四面体非晶碳膜。借助表面轮廓仪测定薄膜厚度和粗糙度变化;采用X射线光电子谱获得薄膜微结构信息,利用残余应力仪和摩擦磨损试验机测定薄膜的内应力和摩擦学性能。实验结果表明:随Ar流量增加,薄膜的沉积速率降低,表面趋于光滑;薄膜中sp3含量由2 ml/min时的68%下降至10 ml/min时的55%;薄膜应力值随Ar流量的增大而减小,在10 ml/min处取得最小值;不同Ar流量条件下所制备薄膜的摩擦系数在0.024~0.045之间,且随Ar流量增加而增大。     

镍基合金基体上离子镀TiN薄膜的制备及性能

在镍基合金Inconel 740H基底上通过多弧离子镀制备Ti N薄膜.控制温度、气体流量、过渡层成分等重要参数,研究其对Ti N薄膜的表面形貌、力学性能以及耐腐蚀性的影响.多弧离子镀沉积过程中,沉积温度分别为200、250、300℃;过渡层成分分别为Al、Cr、Ti;气体流量分别为Ar 5 Sccm∶N240 Sccm,Ar 6 Sccm∶N248 Sccm,Ar 8 Sccm∶N264 Sccm.实验结果表明:在本实验的温度范围内,Ti N薄膜的致密度、结合力以及表面硬度均随着沉积温度的提高而提高;Cr作为过渡层的效果优于Al和Ti,薄膜成分均匀、表面致密,硬度更高,且耐腐蚀性能优异;在Ar、N2流量比一定的情况下,气体流量对Ti N薄膜的表面形貌和力学性能影响不大.本实验的最佳参数是:沉积温度300℃,过渡层成分为Cr,气体流量为Ar 6 Sccm、N248 Sccm.     

Kinetic Study of SiO2/S Coating Deposition by APCVD

To alleviate catalytic coking on the inner surface of radiant tube for ethylene production in petrochemical plants,SiO2/S coatings were deposited on HP40 alloy specimens using dimethyldisulfide （DMDS） and tetraethoxysilane （TEOS） by atmospheric pressure chemical vapor deposition （APCVD）. A two-dimension mathematical model was made to predict the growth rate of SiO2/S coating and to study the effects of deposition parameters on the deposition rate. The results show that the predicted deposition rate is in good agreement with the experimental one. The deposition rate mainly depends on the concentrations of precursors in the total gas flow, concentrations of intermediates on the deposition surface, total gas flow rate and deposition temperature. The weight of SiO2/S coating linearly increases with the deposition time. When the gas flow rate is below 0.3 m/s, the rate-limiting step of SiO2/S coating deposition is the diffusions of intermediates.However, the surface reactions of intermediates will be the rate-limiting step after the gas flow rate is above 0.3 m/s. When the deposition temperature is below 780℃, the rate-limiting step of SiO2/S coating deposition mainly depends on the surface reactions of intermediates. When the deposition temperature is above 780℃,the rate-limiting step depends on the diffusions of intermediates. The deposition rate increases with increasing the concentrations of the intermediates. However, when the partial pressures of the intermediates reach 8 Pa,the deposition rate keeps constant.     

含钛MoS2合金减摩镀层摩擦学性能研究

应用闭合磁场非平衡磁控溅射离子镀技术,制备了不同Ti含量的MoS2合金减摩镀层,研究了添加元素Ti含量对镀层厚度、硬度、摩擦系数等的影响规律.结果表明MoS2合金减摩镀层的厚度与添加元素Ti溅射靶的输入功率无关,其硬度随Ti含量增加而提高.不同Ti含量的镀层摩擦系数呈现出不同的变化规律.Ball-on-disc 球盘摩...     

制备参数对氧化铌涂层晶相成分与结合性能的影响

为探讨制备参数对直流反应溅射氧化铌涂层晶相成分与结合性能的影响规律,采用不同的氧气流量、功率和沉积时间,通过直流反应溅射技术在AZ31镁合金表面制备了氧化铌涂层。利用X射线衍射仪和X射线光电子能谱仪对涂层进行表征,采用划痕仪测定了涂层的结合力。结果表明：当氧气流量为0.5~3.0 mL/min、功率为60~100 W、沉积时间为3~7 h时,制备参数对氧化铌涂层的晶相结构和化学价态没有影响,但是对涂层的结合性能影响显著。涂层结合力随氧气流量的增大而减小,随溅射功率和沉积时间的增加而先增大后减小。当溅射功率为80 W（W3试样）和沉积时间为300 min（T3试样）时,涂层的结合力分别为最大。     

Roll-to-roll MPECVD中氧气浓度对氧化硅薄膜性能的影响

介绍了用磁增强等离子体化学气相沉积技术在连续(Roll-to-Roll)系统中,于PET薄膜表面沉积纳米SiOx阻隔层薄膜的工艺。研究不同的工艺条件下,薄膜的阻隔性能,硬度及其影响的因素。实验得到,在单体和氧气的混合反应气体,氧气的比例提高,薄膜中杂质成分较少,薄膜趋向于较硬的类石英膜,薄膜的铅笔硬度提高。通过红外光谱仪对薄膜成分进行分析,给出影响薄膜硬度和原因。     

脉冲激光沉积金刚石基c轴取向LiNbO3压电薄膜

采用等化学计量比的LiNbO3多晶陶瓷为靶材,利用脉冲激光沉积技术在以非晶SiO2为缓冲层的金刚石/Si衬底上制备c轴取向LiNbO3薄膜。研究了靶材与衬底之间的距离对LiNbO3薄膜的结晶质量和c轴取向性的影响,发现在靶材与衬底之间的距离为4.0cm时获得了具有优异结晶质量的完全c轴取向LiNbO3压电薄膜。采用扫描电子显微镜和原子力显微镜对最佳条件下制备的薄膜进行了分析,结果表明制得的薄膜呈与衬底垂直的柱状结构,且薄膜表面光滑,晶粒均匀致密,表面平均粗糙度约为9.5 nm。     

Numerical study to predict the particle deposition under the influence of operating forces on a tilted surface in the turbulent flow

This study uses a v2-f turbulence model with a two-phase Eulerian approach. The v2-f model can accurately calculate the near wall fluctuations in y-direction, which mainly represent the anisotropic nature of turbulent flow. The model performance is examined by comparing the rate of particle deposition on a vertical surface with the experimental and numerical data in a turbulent channel flow available in the literature. The effects of lift, turbophoretic, electrostatic and Brownian forces together with turbulent diffusion are examined on the particle deposition rate. The influence of the tilt angle and surface roughness on the particle deposition rate were investigated. The results show that, using the v2-f model predicts the rate of deposition with reasonable accuracy. It is observed that in high relaxation time the effect of lift force on the particle deposition is very important. It is also indicated that decreasing the tilt angle from 90° to 0° enhances the deposition rate especially for large size particles. Furthermore, the results show that increasing the Reynolds number at a specific tilt angle decreases the rate of particle deposition and the tilt angle has insignificant impact on the particle deposition rate in high shear velocity or high Reynolds number.     

ZnO纳米结构晶体质量对其表面润湿性的影响

利用化学气相沉积法(CVD)在镀有Au(10nm)膜的石英衬底上通过控制O2流量制备不同形貌的纳米结构ZnO,通过X射线衍射(XRD)和变温光致发光谱研究晶体缺陷对ZnO表面润湿性能的影响。结果表明,除表面粗糙度之外,高密度的缺陷对样品表面润湿性能也有很重要的影响,尤其是氧空位缺陷对吸收羟基有利,能够降低ZnO表面自由能,提高其疏水性能。