硬质CrN_x薄膜的高温氧化研究

利用热阴极离子镀膜技术在硬质合金上制备CrNx薄膜。在400℃-800℃区间选取7个温度对试样进行氧化处理后,通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、自动划痕仪、精密电子天平进行成分、结构及性能分析,研究其氧化过程和性能。结果表明：在700℃以下,CrNx薄膜具有良好的抗高温氧化性。     

CrNx梯度薄膜在不同水溶液中的腐蚀及摩擦学特性

采用增强阴极弧磁控溅射法在Si(100)片和WC硬质合金上制备了CrNx梯度薄膜。用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了CrNx梯度薄膜的结构及微观形貌;在人体模拟体液及海水中分别利用CHI660D电化学工作站及球-盘摩擦磨损试验机对CrNx梯度薄膜的电化学特性及CrNx/Al2O3的摩擦学特性进行了研究。结果表明:CrNx梯度薄膜在海水中表现出更优异的耐腐蚀性,CrNx梯度薄膜在人体模拟体液中的摩擦因数随载荷的增加而增大(0.23~0.33),而在海水中的摩擦因数则是先增大后减小(0.26~0.30)。低载荷下,对摩副在人体模拟体液中的磨损程度更低,当载荷增大至12N时,2种润滑环境下的磨损程度相当。     

特种硬质薄膜的抗氧化性研究

采用热阴极离子镀膜技术制备了CrNx薄膜.用XRD和XPS对氧化后试样的相结构和成分进行了研究,分析了高温氧化后薄膜的物相、成分变化对薄膜抗氧化性能的影响.结果表明在700℃薄膜中形成了完整的Cr2O3氧化膜,此时薄膜抗氧化性能较佳.     

电弧离子镀制备CrN_x薄膜中熔滴的结构表征与形成机制

应用电弧离子镀技术,在不同的氮气分压(0.5~2.5 Pa)和脉冲偏压(0~-300 V)条件下对TC4基体沉积CrNx薄膜,采用扫描电镜和透射电镜对镀膜过程中产生的熔滴现象进行分析研究。结果表明,升高氮气分压能减少靶材排出粒子团数量,改变等离子体轰击作用,从而控制熔滴数量及尺寸,改善薄膜表面平整度;脉冲偏压能够使熔滴与薄膜紧密结合,改变熔滴成分,在一定范围内能促进靶材成分熔滴的形成。     

The effect of unbalanced coefficient of magnetron on the structure and properties of CN<Subscript><Emphasis Type="Italic">x</Emphasis></Subscript> coatings

The effect of unbalanced coefficient of magnetron (UCM) on the structure and tribological properties of CrNx hard coatings was studied.The CrNx coatings were deposited on both Si wafer and hardened tool steel substrates using a closed-field unbalanced magnetron sputtering ion plating technique in a gas mixture of Ar+N2 under different unbalanced magnetron conditions.The coatings were characterized by means of XRD,XPS,SEM,microhardness tester and pin-on-disc tribometer to study respectively their structure,chemical bonding state,microstructure,hardness and tribological properties.The experimental results show that the UCM has a profound effect on the structure,hardness and tribological properties of the CrNx coatings.With increasing the values of UCM,the dominant phases in the deposited coatings evolved from Cr+Cr2N to Cr2N+CrN,the microstructure became denser and the hardness increased;in addition,reduced coefficient of friction and improved wear resistance of CrNx coatings were also observed under a larger UCM.     

纳米CrNx涂层相组成、结构及力学性能研究

采用高功率调制脉冲磁控溅射(modulated pulsed power magnetron sputtering, MPPMS)和脉冲直流磁控溅射(pulsed direct current magnetron sputtering, PDCMS)复合沉积CrN_x涂层,通过调节氮气流量比及溅射功率,研究了氮气/氩气流量比、PDCMS溅射功率及MPPMS溅射功率等工艺参数对CrN_x涂层成分、相组成、微结构和力学性能的影响。通过电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、纳米压痕仪及维氏硬度计等,分别对CrN_x涂层的成分、相组成、微结构、形貌、硬度及断裂韧性等进行表征。结果表明,当PDCMS溅射功率从700 W增加到1000 W,MPPMS峰值功率增加43.5%,涂层中Cr含量(原子分数)由61.0%增加到65.4%,N含量由39.0%减少到34.6%,而CrN_x涂层主要由Cr₂N相组成。随着溅射功率的增大,CrN_x涂层硬度变化不...     

特种硬质薄膜的制备

本文采用热阴极离子镀技术在GCr15基体上制备了CrNx薄膜,利用X射线衍射（XRD）方法和显微硬度分析方法对所制备的样品进行了结构分析和性能测试。结果表明沉积薄膜工艺参数,如基体偏压和N2分压等对薄膜的结构和性能有重要影响。在本试验条件下,获得的样品表面硬度值最高可达HV2338。     

磁场闭合度对等离子体空间分布状态及CrN_x镀层沉积效率的影响

采用Langmuir探针测定了不同磁场闭合状态下辉光放电环境中的电子温度(Te)、电子密度(ne)及离子密度(ne)空间分布状态,探讨了磁场闭合度对CrNx镀层沉积效率的影响机理.结果表明:三种磁场闭合状态下,电子温度都在靶面处最高,相邻靶间对称面最低,真空腔内部出现一个直径约240 mm的均匀中心区域;电子密度和离子密度在三种条件下均于真卒腔中心处最高,边缘处最低,而随磁场闭合度的整体变化规律表现为这两个参数值在不闭合状态时小于半闭合和完全闭合状态时;完全闭合状态下镀层的厚度明显大于半闭合和不闭合状态下的镀层厚度.     

2024铝合金表面镀CrNx多层膜的研究

在2024铝合金上采用了二次浸锌的预处理方法,化学镀镍,电镀铜作为过渡层的特殊工艺,再利用磁过滤脉冲偏压电弧离子镀技术制备了Zn/Ni/Cu/Cr/CrNx多层梯度膜.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和腐蚀测量仪等测试手段分析薄膜的成分、结构、表面形貌、显微硬度和耐腐蚀性等特性.结果表明:多层梯度膜提高了铝合金上CrNx涂层的结合力,能够有效地解决铝合金上镀硬质膜的热适配和晶格错配度大的难题,形成了良好力学梯度过渡的表面改性技术;Cr/CrNx膜使铝合金表面具有高的硬度和良好的耐蚀性,对轻合金表面涂覆超厚硬质膜具有一定的研究意义.     

工艺参数对CrNx涂层性能的影响

采用直流磁控溅射技术制备了氮化铬(CrNx)涂层,研究了制备CrNx涂层的工艺参数对所制备的CrNx涂层的膜基结合力及力学性能的影响。研究结果表明:工艺参数对CrNx涂层性能的影响不成各向同性关系;在较低的N_2含量、较高的脉冲偏压、约100V的直流偏压、较高的真空度、较高的沉积温度和较高的靶功率下制备的CrNx涂层的硬度较高,而在较低的N_2含量、恰当的脉冲偏压和占空比配对、较高的直流偏压、较高的真空度、较高的沉积温度和较高的靶功率下制备的CrNx涂层的表面形貌较好。