TiC／i—C复合硬质膜的过渡层界面和特性的研究

探讨在i-C(离子辅助沉积）硬质无定形碳膜和钢基基片之间加入碳化钛（TiC)过渡层,以增加膜/基附着力和结合强度的各种优越性,SEM（扫描电镜）和EPMA（电子探针微分析）测试显示TiC中间过渡层与i-C层及基片的界面处的附着结合强度得以改善,划痕测试仪对该复合膜测试则从另一方面提供了膜/基结合强度提高的证据。对该复合膜的宏观机械力学性能的测试表明,它在提高了膜/基结合强度的同时,保持了类金刚石薄膜超高硬度和低摩擦系数的优良特性。     

TiC/i-C复合硬质薄膜的制备和摩擦学行为的研究(英文)

介绍一种 TiC/i－ C双层复合硬质薄膜,该复合膜由碳化钛（ TiC）膜层和 i－ C（离子辅助沉 积）无定形硬质碳膜组成。采用反应磁控溅射的方法沉积碳化钛（ TiC）膜层。随后在维持镀膜系 统真空度的情况下,利用等离子体分解结合高能离子轰击的方法不间断地连续制备 i－ C类金刚 石薄膜。 TiC膜层对金属基片和表面 i－ C膜层都有良好的附着与结合强度, 因此被用作中间过 渡层,而表面 i－ C膜层则保持了 DLC薄膜硬度高和摩擦系数小等优良的性能。对 TiC/i－ C复 合膜的机械性能和摩擦学行为的测试显示该复合膜具有非常高的显微硬度及优良的摩擦学特性, 诸如很高的抗附着磨损、磨耗磨损、划痕磨损的性能及很低的摩擦系数。与 TiC单层膜与 DLC单 层膜比较,显示该 TiC/i－ C复合膜更能适合实际应用的需要,在国民经济中将有广阔的应用前景。     

TiC／i—C复合硬质薄膜的制备和摩擦学行为的研究

介绍一种TiC/i-C双层复合硬质薄膜,该复合膜由碳化钛（TiC)膜层和i-C（离子辅助沉积）无定形硬质碳膜组成。采用反应磁控溅射的方法沉积碳化钛（TiC)膜层。随后在维持镀膜系统真空度的情况下,利用等离子体分解结合高能离子轰击的方法不间断地连续制备i-C类金刚石薄膜,TiC膜层对金属基片和表面i-C膜层都有良好的附着与结合强度,因此被用作中间过渡层,而表面i-C膜层则保持了DLC薄膜硬度高和摩擦系数小等优良的性能。对TiC/i-C复合膜的机械性能和摩擦学行为的测试显示该复合膜具有非常高的显微硬度及优良的摩擦学特性,诸如很高的抗附着磨损、磨耗磨损、划痕磨损的性能及很低的摩擦系数。与TiC单层膜与DLC单层膜比较,显示该TiC/i-C复合膜更能适合实际应用的需要,在国民经济中将有广阔的应用前景。     

磁过滤真空弧源沉积C/C多层复合膜的结构和力学性能研究

采用磁过滤直流阴极真空弧源沉积技术在不锈钢基体表面制备了C/C多层复合膜,通过X射线光电子能谱、Raman光谱对薄膜的结构进行表征;C/C多层膜大气下的摩擦损性能在销盘式摩擦磨损试验机上进行;用洛氏压痕法研究了薄膜与基体的结合强度.结果表明：C/C多层复合膜为类金刚石结构.它与SiC球大气下的摩擦系数为0.10左右,其摩损性能由于多层膜的引入而显著提高.Ti过渡层的引入显著提高了膜基结合力.     

掺钛类金刚石膜的微观结构研究

采用无灯丝离子源结合非平衡磁控溅射的方法,在模具钢及单晶硅基体上制备了梯度过渡的掺钛类金刚石（Ti-DLC）膜层,利用俄歇电子谱（AES）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）及X射线衍射（XRD）等手段对膜层的过渡层、界面及微观结构进行研究。结果表明：制备的膜层成分深度分布与所设计的基体/Ti/TiN/TiCN/TiC/Ti-DLC相吻合,在梯度过渡中不同膜层之间界面体现为渐变过程,结合非常良好;少量的Ti主要以纳米晶TiC的形式掺入到非晶DLC膜当中;所制备的膜层具有厚2.9μm、硬度高达25.77 GPa、膜/基结合力44 N-74 N。     

过渡层对含氢非晶碳膜生长的影响

本文利用射频等离子体增强化学气相沉积（RFPECVD）工艺在不锈钢基底上制备了含氢非晶碳膜（a-C：H膜）。在沉积碳膜之前，首先在基底表面预先沉积了Ti／TiC、Ti／TiN和Ti／TiN／TiC等过渡层以提高膜基结合力。利用激光Raman光谱分析了过渡层对a-C：H膜生长过程及膜中sp^3含量的影响。实验结果表明，采用Ti／TiN／TiC过渡层时所制备的a-C：H膜中sp^3含量最多，同时膜基结合力最大。     

金钢石薄膜与基材之间过渡层技术的研究

通过TEM观察发现在金刚石膜与单晶硅片、金刚石膜与A1N陶瓷之间存在一层过渡层，过渡层的存在为金刚石的形核及生长提供了有利的条件，受此启发，为了改善金刚石与基材的结合强度，采用磁控溅射、空心离子镀、真空蒸镀等方法在MO片上沉积TiC、TiCN（C／N=1／2）、TiCN（C／N=1／10）等薄膜，研究了它们对金刚石膜与基材的结合强度的影响．     

Ti-C→DLC梯度复合膜及其摩擦性能

在GCr15轴承钢基体上制备了Ti－C→DLC梯度复合膜．对其深度成分分布、化学结构及其在试验室环境下对GCr15商品钢球的摩擦性能进行了研究．结果表明,在轴承钢基体与DLC膜之间形成了Ti,C成分呈梯度变化的Ti－C过渡层,C和对以TiC态和游离态两种化学状态存在．Ti—C梯度过渡层对摩擦承载能力起着关键性的影响,Ti－C→DLC梯度复合膜具有高的摩擦持久寿命和稳定的低摩擦系数,其摩擦系数约为0．16左右．     

TiC/DLC多层膜的制备及组织形态

本文采用非平衡磁控溅射沉积技术,以甲烷气体为碳源,99.99%Ti为靶材制备了TiC/DLC多层膜。利用X射线衍射仪、电子显微镜、俄歇电子能谱仪和拉曼光谱仪等对TiC/DLC多层膜的组织、结构、形态及成分进行了分析。结果表明:Ti与C结合生成TiC晶相,过渡层中TiC相呈柱状晶生长,多层膜中的TiC分层以岛状模式生长,DLC分层以层状模式生长,TiC/DLC膜层中含有金刚石成分。TiC/DLC的多层结构受沉积参数的影响,当分层的沉积时间少于1 min时,很难获得清晰的层状结构薄膜,膜中Ti的含量随Ti靶电流的增加而增加;过渡层的引入,提高了膜与基体的结合力,并且过渡层的厚度增加,TiC/DLC膜层同基体之间的结合力增强。     

MgO过渡层对PET基SiO2薄膜结合强度的影响

采用磁控溅射镀膜机制备了含有MgO过渡层的SiO2/MgO/PET复合薄膜,并通过垂直拉伸法测量了所得复合薄膜的结合强度,探讨了过渡层对复合膜结合强度的影响规律.结果表明:在PET基材与SiO2膜层之间引入MgO过渡层后,SiO2/MgO/PET复合膜的结合力较SiO2/PET复合膜提高了80%以上;MgO过渡层的制备参数对SiO2/MgO/PET复合膜的结合强度有着重要影响,结合强度随本底真空度的增高而增大,随射频功率、氩气流量、溅射时间的增大而呈现先增大后减小的变化规律;4个制备参数对结合强度的影响程度由大到小依次是本底真空度、射频功率、氩气流量和溅射时间;4个制备参数较优的水平组合为本底真空度0.5×10-3Pa、射频功率250 W、溅射时间12 min、氩气流量20 mL·min-1.     

铝合金表面HIPIMS法制备钒涂层结构及结合强度的研究

研究不同类型过渡层对铝基体与钒涂层结合强度的影响,为合理设计过渡层提供一种新的研究思路。采用高功率脉冲磁控溅射技术在铝合金表面制备了钒涂层,利用X射线衍射仪和扫描电镜分析了钒涂层与过渡层的微观结构,利用划痕法和压痕法测试了不同过渡层下的膜基界面结合强度。样品Al/Cu/Cu-Cr/Cr/Cr-V/V的XRD衍射图谱中主要包含V(111)和Cr(111)相,并且样品呈现出光滑致密平整的表面特征。样品Al/V的膜基结合力为12 N左右,而样品Al/Cu/Cu-Cr/Cr/Cr-V/V的膜基结合力为30 N以上。与样品Al/V相比,样品Al/Cu/Cu-Cr/Cr/Cr-V/V无论是从单个裂纹开裂的程度还是从单位面积内裂纹的数目进行评价都表现出较高的膜基界面结合强度。在铝合金基体与钒涂层之间引入热膨胀系数梯度变化的过渡层,有利于获得较好的膜基界面结合强度。     

柱弧离子镀制备Ti/TiN/Ti(N,C)/TiC黑色硬质膜

利用自制的柱弧离子镀膜机，在不同硬度基体上制备了Ti／TiN／Ti（N，C）／TiC多层复合膜。膜呈深黑色，反射率小于14％，亮度值L^＊小于43，沉积速率约为0．78μm/h，表面分布较多液滴缺陷。膜的力学性能测试受基体硬度和膜层厚度影响较大，基体越硬、膜层越厚，膜的硬度以及与基体的结合力测试结果越大。YW2硬质合金基体上制备0．82μm的黑色硬质膜显微硬度Hv（25g）=3229，结合力为26．70N。该设备和工艺已成功应用于工业生产。     

非平衡磁控溅射沉积TiC／a—C多层膜的组织结构

本文采用非平衡磁控溅射沉积技术,分别以石墨和甲烷气体为碳源,制备TiC／a-C多层膜。利用Ⅺ射线衍射仪、透射电子显微镜、俄歇电子能谱仪和拉曼光谱仪等实验手段对所沉积的TiC／a—C多层膜的组织形态、结构及成份进行了分析。结果表明：所制备的两种TiC／a-C薄膜中,TiC的晶粒呈柱状生长;用溅射石墨靶方法获得的TiC／a-C薄膜,无明显的层状结构,a-C相为石墨化和非石墨化的碳原子构成,碳原子的有序化程度较大;而采用甲烷气体为碳源沉积的TiC／a—C薄膜,呈规则的分层结构,碳原子的有序化程度低。采用过渡层及添加适当的金属元素能改善膜／基的结合强度。     

高性能聚吡咯复合膜的制备

用化学氧化法将聚吡咯沉积到碳纤维上，制得聚吡咯-碳纤维复合膜（PPy－CF），对复合模进行了表征。在复合膜上再电镀一层二巯基硫杂茂（DMCT），得到（PPy－DMCT－CF）复合膜，测试了该膜的电化学性能。该复合膜具有148mA·h·g-1的高储荷密度，是全固态钮电池的理想正极材料。     

镁合金表面Ti—TiN复合镀层的阴极多弧离子制备与表征

表面强化、耐蚀处理对镁及其合金的应用至关重要。采用阴极多弧离子镀膜技术，在AZ91C镁合金基底上首次成功镀制了强结合力的以Ti为过渡层的TiN复合膜层，并利用高分辨扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）、CSM显微划痕测试等技术对复合膜层的形貌、组织结构及性能进行分析研究。结果表明，采用适当的多弧离子镀膜工艺，能在经恰当预处理方法处理的镁舍金基底上制备性能良好的TiN膜。膜层均匀、致密，膜基结合力达130mN以上，复合硬度达500HV左右（AZ91镁合金基底125HV）。此外中性盐雾强化实验表明，经该方法处理后的镁合金在ASTM-B117标准测试条件下，腐蚀速度明显降低，经过200h后，表面无明显腐蚀现象。真空多弧离子镀膜技术有望在镁合金表面防护领域得到应用。     

不锈钢载波氧化膜/聚噻吩复合膜的制备及耐蚀性能研究

采用红外光谱、扫描电镜与原子力显微镜表征了304不锈钢载波氧化膜/聚噻吩复合膜,通过电化学测试技术考察了复合膜的耐蚀性能。结果表明:通过载波钝化后在304不锈钢氧化膜上电沉积聚噻吩(PTH)膜,制备了304SS/氧化膜/PTH的复合膜,膜层致密。复合膜中的PTH层的分子结构按α-α′规则连接,并具有良好的电化学氧化还原可逆性。复合膜的电导率在5～10S/cm的范围内。304SS/PTH和304SS/AV800/PTH,304SS/AV1020/PTH复合膜的界面结合强度分别为0.81,4.98MPa和5.10MPa。在1M H2SO4溶液中耐蚀性能测试结果,两种复合膜的腐蚀电位正移0.80V,使304不锈钢基体保持在钝化状态,抑制了304不锈钢基体的阳极活性溶解,提高了耐蚀性能。比较而言,由于304SS/AV1020表面多孔性与PTH膜形成多孔氧化物的嵌合层,使得304SS/AV1020/PTH复合膜的电化学、电学及界面结合强度均优于304SS/AV800/PTH复合膜。     

天然纤维粉体对聚偏氟乙烯多孔膜结构与性能的影响

采用溶液相转化法制备了羽绒粉体/聚偏氟乙烯（PVDF）和苎麻粉体/PVDF复合微孔膜,对膜结构和性能进行了分析和测试。结果显示苎麻粉体/PVDF复合膜、羽绒粉体/PVDF复合膜、纯PVDF膜的形态一致,均为致密皮层和多孔亚层,孔隙率和水通量依次降低,结晶度依次增加;但膜的吸水率按照羽绒粉体/PVDF复合膜、苎麻粉体/PVDF复合膜、纯PVDF膜依次下降;这说明复合膜水通量主要受孔隙率的影响,而膜吸水率主要受纤维粉体吸水性大小的影响。膜力学性能测试显示加入粉体之后,PVDF膜的强度增加,断裂伸长率有所下降。     

沥青过渡层对C/C复合材料力学性能的影响

在2D碳／碳（C／C）复合材料的碳纤维与基体热解碳间引入中间相沥青做过渡层，研究了中间相沥青的引入对C／C复合材料力学性能的影响．结果表明，与没有过渡层，普通沥青做过渡层、中间相沥青做过渡层的三类C／C复合材料比较．采用沥青做过渡层可以提高复合材料的力学性能，采用中间相沥青做过渡层制备的C／C复合材料的弯曲强度比采用普通沥青做过渡层提高44％，剪切强度提高15％．中间相沥青的引入可以使碳纤维束间和束内的结合强度不同，从而使基体断裂产生的裂纹扩散时发生偏转，复合材料的强度和韧性同时得到提高．     

Si过渡层对梯度影响类金刚石薄膜结合力的影响研究

实验利用双放电腔微波-ECR等离子体源设备,采用复合PVD（physical vapor deposition）和PECVD（plasma enhanced chemical vapor deposition）的方法, 先后在NiTi基体上沉积Si和Si/α-C∶H过渡层,然后制备类金刚石薄膜.Raman光谱和透射电镜表明制备的梯度薄膜是典型的类金刚石薄膜,划痕的测试结果表明, Si过渡层沉积时间影响着梯度类金刚石薄膜与NiTi合金基体之间的结合强度,当沉积时间在60min左右时可获得具有最好结合强度的梯度薄膜,而超过或低于这个时间值会导致膜基结合强度降低.     

TiO_2-聚乙烯复合膜的制备及红外光谱对其膜层结构的表征

开发了以Ｔｉ４＋为桥联剂制备无机－有机复合膜的新方法以自制的硅藻土多孔陶瓷为基膜（支撑体），使用浸涂法－热致相转化法相结合制备了ＴｉＯ２－聚乙烯复合膜，并用红外光谱表征了复合膜层与层之间的结合方式和强度，支撑体中的ＳｉＯ２通过Ｔｉ４＋与聚乙烯的分子之间形成了新的化合物型膜层