硬质合金刀具上的类金刚石薄膜硬度的研究

采用射频辉光等离子体法制备了类金刚石薄膜,研究了影响类金刚石薄膜硬度的各种因素,包括:极板间距、甲烷浓度、射频功率和膜层厚度等,分析了各种生长参数对类金刚石薄膜硬度的影响机理,找出了最佳的生长参数。     

脉冲电弧沉积类金刚石薄膜特性的研究

利用脉冲电弧镀技术在硅基片上沉积类金刚石薄膜,研究薄膜的光谱特性、摩擦磨损特性、硬度、电阻率和稳定性.用椭圆偏振法测试拟合得到薄膜的光学常数,傅立叶变换红外光谱仪测试薄膜的光谱特性;利用摩擦磨损实验仪测量薄膜的耐摩擦性能;利用维氏硬度计表征薄膜的硬度.结果表明薄膜在光谱范围1.25～10μm内透明,光学常数随波长的变化而变化,具有高达40GPa的维氏硬度、高的电阻率、良好的摩擦学特性和化学稳定性等.     

脉冲激光沉积类金刚石薄膜涂层研究

利用ＹＡＧ脉冲激光器的３５５ｎｍ和５３２ｎｍ波长制备类金刚石薄膜，采用电极放电法来激发激光等离子体出射簇，发现可较好地提高薄膜的红外透过率；薄膜的红外吸收谱中没有Ｃ－Ｈ吸收带，具有较好的金刚石特性；薄膜可作为红外光学元件和有机小型机械的耐磨涂层。     

过滤式阴极电弧沉积类金刚石薄膜工艺的研究

本文研究了过滤式阴极电弧沉积系统的稳弧工艺参数,通过正交试验获得最佳稳弧参数,并且研究了弯管内置挡板对宏观粒子过滤效果的影响,采用喇曼光谱研究了偏压对生成的类金刚石薄膜性能的影响,证明－１００Ｖ偏压下,获得的类金刚石薄膜有最佳的ｓｐ＾３含量,扫描电镜测试表明,在（１１１）硅基片上获得致密的膜,但在高速钢基体上沉膜堆积现象比较严重,不易获得优质类金刚石膜。     

脉冲激光沉积掺W类金刚石膜的性能

采用氟化氪（KrF）脉冲准分子激光烧蚀沉积（PLD）技术,在硅基体表面制备不同掺W时间的类金刚石薄膜（W-DLC）。利用AFM、XRD、Raman、纳米压痕等手段分析和研究薄膜的表面形貌、结构以及部分性能。结果表明：W掺入后形成了α-W2C和WC相,并且没有明显改变薄膜中sp2和sp3键的含量,薄膜的表面粗糙度基本不受W掺入时间的影响,残余应力降低约1个数量级（二十几个GPa下降到几个GPa）,硬度和弹性模量随W掺入时间的增加而逐渐降低。     

过滤式阴极电弧沉积类金刚石薄膜的性能分析

成功地研制了一套过滤式阴极电弧沉积设备,并利用该设备成功获得了类金刚石薄膜。类金刚石薄膜的扫描电镜分析表明：获得的薄膜在硅基片上是光滑和致密的,在Ｔｉ合金基片上有裂纹,高速钢基片上有微孔。原子力显微镜分析表明：膜层的表面粗糙度与沉积参数密切相关。喇曼光谱研究表明,这种薄膜是典型的无氢类金刚石薄膜,喇曼光谱的高斯分解表明：随着偏压的变化,Ｄ线和Ｇ线的位置μＤ、μＧ向低频移动,半高宽σＤ减小。     

功能梯度类金刚石薄膜的脉冲激光制备

长期以来,高质量的纯类金刚石薄膜的成功制备一直受其巨大内部压应力的阻碍,因为这种压力应力导致严重的附着问题。厚度大于５００ｎｍ的类金刚石薄膜中压应力常使薄膜与基体剥离。作者采用功能梯度的设计概念,应用准分子脉冲激光沉积方法,成功制备了厚度超过１．０μｍ的高质量类金刚石薄膜。薄膜中的ＳＰ＾３碳原子含量超过６０％。纳米硬度测试表明,薄膜的弹性模量高达５００ＧＰａ,纳米硬度高达６０ＧＰａ,薄膜与基体间附     

生物医用类金刚石薄膜的力学性能评价

用射频等离子体增强化学气相沉积在钛合金表面制备类金刚石薄膜,利用原子力显微镜、纳米力学探针、划痕仪、滑动摩擦和微动摩擦等研究了涂层的表面形貌和力学性能。结果表明：随涂层厚度的增加,表面粗糙度先增后降,最后趋于稳定,硬度和划痕临界载荷提高,室温空气条件下的滑动摩擦系数减小;对于确定的膜厚,随相对湿度增加,摩擦系数降低,这有利于其在体液环境中的应用。     

不同掺杂对类金刚石薄膜的影响

目的研究单掺Si和共掺Ag、Si对类金刚石薄膜的结构、摩擦学性能和耐腐蚀性能的影响。方法以高纯石墨靶、石墨与金属复合靶、Si靶作为靶材,采用射频增强磁控溅射技术制备不同掺杂种类的薄膜。通过XPS、拉曼光谱仪对薄膜的化学组成和结构进行分析,通过纳米压痕仪、摩擦磨损试验机、电化学工作站等,对薄膜的力学性能、摩擦学性能及耐腐蚀性能进行了系统研究。结果 Si元素单掺DLC会引起薄膜中sp~3C含量增加。Ag、Si共掺DLC后,由于Ag以金属相分布在薄膜中,并促进sp~2相的形成,导致sp~3C含量降低。掺杂元素后的DLC薄膜,硬度下降,但韧性提高,其中Ag、Si共掺的DLC薄膜的弹性恢复系数达到79%。此外,Ag、Si共掺DLC薄膜在多种气氛(Ar、O_2、N_2)中都具有优异的摩擦学性能,磨损寿命均超过30 min,其中在N_2气中的摩擦系数最低(0.1),并在NaCl溶液中的腐蚀电流密度比304不锈钢基体降低了近2个数量级,具有良好的耐腐蚀性。结论 Si与Ag共掺DLC薄膜较Si单掺薄膜具有更好的摩擦环境适应性和耐腐蚀性能。     

钛镍合金上制备类金刚石薄膜的性能研究

Ti-Ni形状记忆合金是目前唯一用作生物医学材料的形状记忆合金.它的主要缺点是不具有生物活性,会对机体造成不利影响.DLC膜以其优异的生物相容性、抗腐蚀性及化学稳定性倍受关注.利用脉冲真空电弧离子镀技术镀制DLC膜改善Ti-Ni合金的表面性能.对DLC膜的表面形貌、显微硬度、摩擦系数、耐磨性能及耐腐蚀性能进行了测试.结果表明:用脉冲真空电弧离子镀技术制备的DLC膜膜层表面形貌较好、硬度高、摩擦系数小、耐磨及耐腐蚀性能良好.     

类金刚石(DLC)膜对2Crl3不锈钢耐蚀性能的影响

采用失重法、极化曲线法和金相显微分析等方法研究了类金刚石(DLC)膜对2Cr13不锈钢耐蚀行为的影响.失重试验结果表明:DLC膜较薄时对2Crl3不锈钢在中性NaCI溶液中耐全面腐蚀的影响不明显,而膜较厚时能显著降低2Crl3不锈钢的腐蚀速度;失重试验和电化学试验均表明DLC膜降低了2Crl3不锈钢在酸性介质中的腐蚀速度;动电位扫描曲线和金相显微分析说明DLC膜明显改善了2Crl3不锈钢基体抗点蚀、晶间腐蚀等局部腐蚀的能力.     

类金刚石膜的物理特性及应用

类金刚石膜(DLC)是由无定形碳和金刚石相混合组成的碳材料,类金刚石膜具备许多优异的性能,包括高耐磨性、低摩擦系数、热稳定性、红外透光性、高电阻、低介电常数及生物相容性,使其适合许多领域的应用,因此,引起了人们极大兴趣.现在已经应用到很多领域.总结了DLC在机械、电子、光学和医学等领域的应用状况以及存在的问题.     

脉冲真空电弧离子镀沉积速率的研究

薄膜沉积速率是影响薄膜性能的重要参数,研究它对于沉积优良的类金刚石薄膜具有重要的作用.针对脉冲真空电弧离子镀的具体工艺参数,研究了各种工艺参数对类金刚石薄膜沉积速率的影响,找出了影响类金刚石薄膜沉积速率的主要参数,得到了各种工艺参数下类金刚石薄膜沉积速率的曲线.     

水分子诱导类金刚石薄膜表面的变化

利用等离子体增强化学气相沉积技术在单晶硅表面制备了类金刚石(DLC)薄膜,并将其分别浸泡在经磁场处理和未经磁场处理的去离子水中。利用X射线光电子能谱仪、原位纳米力学测试系统和高速摩擦磨损测试仪分析和比较在水和磁化水中浸泡后DLC薄膜表面的变化情况。结果表明:磁场作用将改变经过DLC薄膜表面微孔或缺陷渗进薄膜内的水分子个数,进而诱导DLC薄膜表面发生变化。在含水环境中,比如液体水中,水分子参与反应并诱导C=C键朝向C-C或C-H键转化,并且氢原子将进入薄膜内中和膜内自由基,进而导致其硬度,摩擦因数升高。     

类金刚石薄膜的摩擦性能及其应用

首先从成键结构的角度分析了DLC薄膜摩擦性能的由来,然后分别从DLC薄膜的沉积工艺(包括制备方法、气源种类和掺杂元素)、摩擦环境条件和基底材料选择等三方面入手,讨论了影响DLC薄膜摩擦性能的主要因素及其影响规律。经过总结发现,通过调节DLC薄膜的沉积工艺可以改变DLC薄膜中sp~2杂化碳的含量以及氢的含量,进而影响DLC薄膜的摩擦性能;真空、惰性气体和低湿环境有利于获得更好的摩擦效果;过渡层和偏压有利于提高DLC薄膜与基底之间的附着力,其摩擦性能也会得到提升。最后对DLC薄膜在机械加工及耐磨器件、光学和电子保护以及生物医学领域的应用进行了综述,并对应用过程中存在的两大问题——DLC薄膜的内应力和热稳定性进行了分析,归纳了一些具体的解决方案,并对DLC薄膜的发展趋势进行了展望。     

类金刚石膜的性质和制备及应用

介绍了类金刚石膜的性能、制备方法以及应用.类金刚石膜(DLC)是由sp3键组态的碳和sp2键组态的碳混合组成的碳材料,由于具有与金刚石膜(DF)相似的性能--优异的光学特性、机械特性、电学特性和化学特性,同时现行制备方法(化学气相沉积,物理气相沉积等)相对容易实现,并且其产品已经应用到光学、医学、机械、电子等多个领域,因此引起人们极大兴趣.     

聚碳酸酯表面射频磁控溅射类金刚石薄膜的摩擦学性能

采用射频磁控溅射方法在聚碳酸酯片(PC)上沉积了类金刚石薄膜。利用激光拉曼光谱和扫描电子显微镜对薄膜的形貌及结构进行分析;采用表面粗糙度仪和球—盘式摩擦磨损试验机对薄膜的摩擦学性能进行测试。结果表明:利用射频磁控溅射方法在聚碳酸酯片上沉积的薄膜具有类金刚石特征;射频功率和直流偏压对sp3键含量有较大影响,并影响镀膜后聚碳酸酯材料的表面粗糙度。