偏压对中频反应磁控溅射AlN薄膜结构与性能的影响

采用离子束辅助中频反应磁控溅射技术在单晶硅及YG6硬质合金基体上沉积AlN薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计、薄膜结合强度划痕试验仪等对薄膜结构及性能进行表征,着重研究了偏压对中频反应溅射沉积AlN薄膜结构和性能的影响.研究结果表明:所制备的AlN薄膜是由AIN相和A(I)相组成的,偏压的增大,有利于薄膜结晶度的提高,AlN沿(100)晶面择优取向增强;同时,随着偏压的增加,所沉积的AlN薄膜致密度和膜/基结合力均显著提高,而膜层沉积速率和膜基复合硬度则呈降低的规律.     

H13钢等离子渗氮-类金刚石膜(DLC)复合处理的性能研究

研究了等离子渗氮-离子镀类金刚石膜复合处理工艺与未氮化离子镀类金刚石膜处理工艺对H13钢表面性能的影响.结果表明,经过等离子渗氮后镀类金刚石涂层复合处理的H13钢表面硬度、膜/基结合强度、耐磨性能等均优于未氮化镀类金刚石涂层的样品.     

摩擦条件对掺钨DLC膜摩擦磨损性能的影响

本研究利用SEM、AES、XRD、Raman谱仪、纳米压痕仪、划痕仪和球-盘磨损实验机对掺钨DLC膜的微观结构和摩擦学性能进行了研究,结果表明:掺钨DLC膜光滑致密,具有纳米晶碳化钨和非晶碳组成的复相结构;其硬度和弹性模量为19-23GPa和200-228GPa,膜/基结合力好;摩擦系数随着载荷的增加略有增加,转速对摩擦系数的影响较小;当载荷大于1.96N时,磨损率随着载荷增加急剧增大,磨损率随着转速的增加存在一个极小值;DLC膜的磨损主要是由基体塑性变形引起的梯度掺钨DLC膜内部不同亚层之间的剥离和DLC膜的断裂引起的。     

轰击电压对钕铁硼表面蒸发镀铝膜层耐腐蚀性能的影响

为提高钕铁硼磁体的耐腐蚀性能,采用离子辅助蒸发镀技术在其表面沉积Al防护膜层.试验中用扫描电子显微镜(SEM)观察膜层的表面及截面形貌,通过电化学方法及中性盐雾试验检测膜层的腐蚀性能,通过拉伸试验评价膜层与基体的结合强度,以研究轰击电压对膜层结构和性能的影响.结果表明,在轰击电压0~-1500V下沉积Al膜层,随着轰击电压的上升,Al膜层的晶粒先减小后增大,在-1200V下制备的Al膜层的晶粒最细小;随着轰击电压的上升,Al膜层的耐盐雾腐蚀时间增加,自腐蚀电流密度下降低.在-1500V下制备的Al膜层的耐盐雾腐蚀时间可达72h,自腐蚀电流密度可达1.203μA·cm-2,具有最好的耐腐蚀性能.施加轰击电压可以提高膜基的结合强度及耐盐雾腐蚀性能.     

H13模具钢表面电火花沉积层工艺及其性能研究

以部分烧结的WC-Co硬质合金为电极,采用电火花沉积的方法,在H13钢基体表面制备了沉积层,并对影响沉积过程的电极极性、电流及脉冲持续时间等3个关键参数进行了优化,系统测试了硬化层的微观结构和性能.结果表明:负极性连接时,基体表面形成了明显的表面沉积层;在优化的条件下(负极性连接、电流为7A、脉冲持续时间为15ms)和2h电火花处理后,得到了性能优良的沉积层,该沉积层成分具有电极(W和C)及基体的成分(Fe),沉积层的白亮层厚度超过30μm,硬度超过1330Hv,有望在模具行业及耐磨领域中有一定的应用前景.     

CVD金属石薄膜及膜——基界面形态

采用直流等离子体射流ＣＶＤ法在硬质合金基体上沉积了多晶金刚石薄膜,借助ＸＲＤ,Ｒａｍａｎ,光谱、ＳＥＭ和ＥＰＭＡ等对金刚石薄膜及膜－基界面的结构、形貌和成分进行了研究,结果表明,结晶度高的刻面型金刚石薄膜质量、纯主较好,膜－基界面处较致密,机械锚固作用明显,结合性能较好,沉积前后基体表面形貌变化很大,存在数十数米厚的脱钴－等离子体刻蚀层,等离子体刻蚀导致脱钴表面更加凹凸不平,为金刚石形核提供了有利     

真空阴极多弧离子镀不同厚度四面体非晶碳薄膜的结构和性能

以真空阴极多弧离子镀技术在P(100)型单晶抛光硅衬底和YG6硬质合金上制备了四面体非晶碳(ta-C)薄膜。用扫描电镜(SEM)测量薄膜厚度,并观察其表面及断面形貌;用X射线衍射仪(XRD)分析薄膜的相组成;用拉曼光谱标定薄膜中的sp3键和sp2键;用轮廓仪测量薄膜的表面粗糙度;用划痕法和压痕法测试了膜/基结合强度。在0.5~1.5μm的厚度范围内,随着ta-C薄膜厚度增加,薄膜的sp3键含量逐渐降低,表面碳颗粒数量及尺寸逐渐增加,与YG6基体的结合强度不断降低。0.5μm厚的ta-C薄膜具有最小的表面粗糙度(0.17μm),最高的结合强度(剥离时的临界载荷为61 N,压痕等级为HF2),表现出最优的综合力学性能。     

CrAlSiN涂层与不同材料配副时的摩擦学特性

目的研究CrAlSiN涂层分别与304不锈钢、TC4钛合金、Al_2O_3陶瓷和GCr15钢四种不同材料配副时的摩擦学特性。方法采用阴极电弧离子镀技术在M35高速钢上制备了CrAlSiN涂层,采用扫描电镜(SEM)、显微硬度计、划痕仪、球-盘式摩擦磨损试验仪和3D轮廓仪分别测试了涂层的结构和性能。结果 CrAlSiN涂层与304不锈钢、TC4钛合金和GCr15钢配副时的磨损形式为粘着磨损和磨粒磨损,其中与亲和性高的304不锈钢、TC4钛合金粘着磨损严重。CrAlSiN涂层与不锈钢对磨时,摩擦系数最高,达到0.71;与GCr15钢对磨时,摩擦系数最低,但摩擦系数波动大;与钛合金对磨时,摩擦系数介于两者之间。CrAlSiN涂层与亲和性较差的Al_2O_3陶瓷之间的磨损形式为磨粒磨损,随着磨损的进行,摩擦系数逐渐降低。结论 CrAlSiN涂层与亲和性较高的材料对磨时,磨损形式为粘着磨损和磨粒磨损,与亲和性较差的Al_2O_3对磨时为磨粒磨损。     

脉冲偏压对电弧离子镀TiCN薄膜组织结构的影响

目的改善TiCN薄膜的组织结构,进一步提高其硬度与结合力。方法采用电弧离子镀技术,通过改变脉冲偏压的幅值,制备一系列的TiCN薄膜。通过扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜的表面和截面形貌,采用X射线衍射(XRD)对薄膜进行物相分析,用X射线光电子谱(XPS)表征元素的化学状态,通过能谱仪(EDS)分析薄膜的成分。采用显微维氏硬度计测量薄膜硬度,使用3D轮廓仪测量薄膜厚度,利用多功能材料表面性能试验仪进行划痕测试。结果偏压对薄膜的硬度、结合力、组织结构和沉积速度都有影响。随着脉冲偏压的提高,TiCN薄膜晶粒逐渐细化,沉积速率、结合力有先增大后减小的趋势,TiCN薄膜的硬度保持线性提高。偏压为-200 V时,TiCN薄膜出现C_3N_4新相,此时薄膜的硬度和结合力都大幅度提高,表面形貌发生突变,液滴最多。偏压为-250 V时,TiCN薄膜综合性能最好,并且表面的液滴明显减少,此时硬度值为4017HV,结合力为51 N。结论偏压对组织结构及碳元素在薄膜中的存在形式有一定影响,适当地改变脉冲偏压可以使TiCN薄膜的显微组织更加致密,同时,形成的弥散硬化相使薄膜具备较高的硬度和膜基结合强度。     

AZ91D镁合金磁控溅射镀铝膜及其化学转化后的耐蚀性

采用磁控溅射镀铝与化学转化复合处理的方法对AZ91D镁合金表面进行处理,制得复合处理膜层,并与单纯磁控溅射镀铝膜层的耐蚀性进行了比较。结果表明,磁控溅射所得铝膜层结构致密,铝膜层与镁合金基体界面形成混合过渡层。沉积铝膜后再进行阿洛丁化学转化所得膜层表面存在裂纹,化学转化膜与铝膜之间结合良好。磁控溅射铝膜层使镁合金的腐蚀速率加快。镀铝与化学转化复合处理所得膜层的腐蚀电流密度比镁合金基体低1个数量级以上,表明镀铝与化学转化复合处理可明显提高镁合金的耐蚀性。中性盐雾试验4h后,铝膜表面腐蚀严重;而复合处理膜层在试验24h后表面只出现少量的腐蚀,48h后只有5%的面积被腐蚀。