多弧离子渗金属——利用金属弧光等离子体进行表面台金化的新技术

本文作者将多弧离子镀技术发展为多弧离子渗金属技术，充分发挥了阴极电弧源产生的金属弧光等离子体的作用。获得了各种渗金属层、渗镀结合层。本文介绍了多弧离子渗金属原理和各种渗金属层的特征。     

多弧离子渗金属——利用金属弧光等离子体进行表面合金化的新技术

本文作者将多弧离子镀技术发展为多弧离子渗金属技术。充分发挥了阴极电弧源产生的金属弧光等离子体的作用。获得了各种渗金属层、渗镀结合层。本文介绍了多弧离子渗金属原理和各种渗金属层的特征。     

在U表面循环Ar+轰击-磁控溅射离子镀Al层

用循环Ar+轰击-磁控溅射离子镀(MSIP)法在U表面 上镀Al，并采用俄歇电子能谱仪(SAM)、扫描电镜(SEM)、电化学实验和湿热腐蚀加速实验， 研究了其表面、剖面形貌和耐蚀性能，以及U基和Al镀层界面.结果表明：U上循环Ar+轰 击-磁控溅射离子镀Al界面存在较宽的原子共混区，且耐蚀性能明显优于常规磁控溅射离子 镀Al.     

不同电场环境对镀料脱靶方式及TiN镀层微观结构的影响

当前主流的镀层沉积技术中,电弧离子镀因镀料熔融喷溅脱靶致镀料中夹杂微米尺度高温颗粒,易使镀层表面粗糙和基体高温损伤;直流磁控溅射因镀料碰撞溅射脱靶致离化率低,易使镀层厚度不均和组织疏松。为解决以上技术缺点,依据气体放电等离子体物理学知识,采用新型阶梯式双级脉冲电场诱发阴极靶材与阳极腔体间气体微弧放电,依靠微弧放电后产生的高密度等离子体,增强Ar+对靶面的轰击动能和靶面产生的焦耳热,实现镀料由碰撞溅射脱靶向热发射脱靶的转变,并以此提高镀料的离化率,达到改善镀层结构的目的。实验结果表明：双级脉冲电场诱发的气体微弧放电呈现出耀眼白光,而靶面形貌则表现出高低起伏的凹坑和水流波纹,其靶面形貌不同于镀料碰撞溅射脱靶后的多边形凹坑,说明靶面局部区域的镀料以热发射方式脱靶。同时,在双级脉冲电场下制备的TiN镀层具有较为致密的组织结构,沉积速率可达51nm/min。     

γ-TiAl合金表面磁控溅射与电弧离子镀制备Al涂层高温氧化行为的比较(英文)

利用XRD、EDS和SEM分析研究了磁控溅射和电弧离子镀2种工艺制备的Al涂层的微观结构、形貌和抗氧化性能。磁控溅射技术制备的均匀、致密的Al层拥有更为细小的晶粒组织。在氧化实验后,磁控溅射制备的Al涂层形成了一个由表层氧化层、次表层富Al层和互扩散层的保护性结构。相比之下,电弧离子镀制备的Al涂层表现出了更差的抗氧化性。这是由于在离子镀制备的Al涂层中发现的针孔可以为氧气的侵入提供通道,从而引起涂层的内氧化并最终导致涂层的剥离。结果表明,磁控溅射制备Al涂层具备更好的抗高温氧化性能。     

工艺参数对Ti合金表面电弧离子镀TiAlN涂层的性能影响

综合分析了电弧离子镀中氮气分压、阴极弧流、基体偏压等工艺参数对在Ti合金表面制备TiAlN涂层的影响,及涂层性能与工艺参数的相互关系。并简要介绍了在TC4钛合金表面镀制TiAlN涂层的优化工艺参数。     

A Comparison of Oxidation Behavior of Al Coatings Prepared by Magnetron Sputtering and Arc Ion Plating on γ-TiAl

利用XRD、EDS和SEM分析研究了磁控溅射和电弧离子镀2种工艺制备的Al涂层的微观结构、形貌和抗氧化性能。磁控溅射技术制备的均匀、致密的Al层拥有更为细小的晶粒组织。在氧化实验后,磁控溅射制备的Al涂层形成了一个由表层氧化层、次表层富Al层和互扩散层的保护性结构。相比之下,电弧离子镀制备的Al涂层表现出了更差的抗氧化性。这是由于在离子镀制备的Al涂层中发现的针孔可以为氧气的侵入提供通道,从而引起涂层的内氧化并最终导致涂层的剥离。结果表明,磁控溅射制备Al涂层具备更好的抗高温氧化性能。     

工艺参数对Ti合金表面电弧离子镀TiAIN涂层的性能影响

综合分析了电弧离子镀中氮气分压、阴极弧流、基体偏压等工艺参数对在Ti合金表面制备TiAIN涂层的影响,及涂层性能与工艺参数的相互关系.并简要介绍了在TC4钛合金表面镀制TiAIN涂层的优化工艺参数.     

电弧离子镀NiCoCrAlY涂层的组织结构及初期氧化

采用XRD，SEM，TEM和光激发荧光谱等技术对电弧离子镀制备的NiCoCrAlY涂层的组织结构和初期氧化的机理进行了研究．结果表明，电弧离子镀方法沉积的NiCoCrAlY涂层具有纳米晶体结构，呈明显的层状生长．真空退火后涂层内的层状结构消失，涂层组织更致密，晶粒明显长大，有孪晶出现．涂层在真空退火后表面已经生成一层很薄的以α-Al2O3为主的氧化膜，在高温氧化过程中，涂层表面的亚稳态氧化物θ-Al2O3先增多，然后逐渐转变为稳态的α-Al2O3，并对其相关机理进行了探讨．     

脉冲偏压电弧离子镀沉积温度的计算

针对脉冲偏压电弧离子镀技术，分析了影响基体沉积温度的各项因素及其影响程度．在直流偏压电弧离_子镀沉积温度计算模型的基础上，在偏压输出波形为近方波的相对规范形状的条件下，将脉冲离子轰击输入能量功率等效成直流输入功率与占空比的乘积，再基于能量平衡原理建立脉冲偏压电弧离子镀基体沉积温度的理论计算模型，最后用实测的沉积温度对计算模型进行检验，在-1000—0V的偏压范围内，理论与实验得到了好的吻合。     

金属有机汽化和供给设备

质子交换膜燃料电池不锈钢双极板离子镀膜改性方法属于金属材料表面改性技术领域,与新能源技术领域的质子交换膜燃料电池双极板的制备技术相关。镀膜改性的工艺为：将不锈钢薄板双极板经过清洗干燥等前处理后放入电弧离子镀设备的真空室中,依次进行抽真空、离子溅射清洗、薄膜沉积和后处理等过程,其中薄膜沉积过程也就是镀膜过程．它又包括启动阴极电弧、调整弧电流、加偏压、通入反应气体等过程,在双极板表面沉积制备改性薄膜。     

U上Al，Ti／Al镀层研究

用循环Ar^ 轰击-磁控溅射离子镀（MSIP）法在U表面上镀Al,Ti/Al,并采用俄歇电子能谱仪（AES）、扫描电镜（SEM）、电化学实验和平面磨耗实验，研究了其表面、剖面形貌和耐磨耐蚀性能，以及Al/U和Ti/Al镀层界面。结果表明：U上循环Ar^ 轰击-磁控溅射离子度Al,Ti/Al界面存在较宽的原子共混区，且Ti/Al镀层的耐磨蚀性能明显优于单一磁控溅射离子镀Al层。     

电弧离子镀TiN薄膜中的缺陷及其形成原因*

分析了电弧离子镀（ALP）TiN薄膜中的主要缺陷-熔滴、孔洞和疏松等。结果表明：这些缺陷存在于晶内、晶界或者贯穿于整个薄膜；缺陷的存在极大地影响了薄膜的性能；缺陷密度与镀膜方法及具体的工艺参数有密切关系；使用磁过滤器镀制薄膜可显著减少上述缺陷，从而提高薄膜的各种性能。认为使用磁过滤器镀制TiN及其各种复合或多层薄膜是一种切实有效的方法，是今后制备高性能TiN及其复合膜的发展方向，另外，缩短脉冲电弧在高值时的时间，用人工来减少薄膜缺陷也是一种行之有效的方法。     

磁场模拟在磁控溅射/阴极弧离子镀中的应用

针对磁控溅射和阴极弧离子镀沉积技术存在的局限性,采用有限元分析方法(Finite element method,FEM)进行磁场模拟,优化设计外加电磁线圈的结构和磁场分布位形,并应用于磁控溅射沉积透明导电氧化物和阴极弧离子镀沉积硬质薄膜中。分析了外加电磁线圈磁场对磁控溅射等离子体辉光变化、磁控靶磁场平衡度/非平衡度、以及线圈位置对等离子体特性和靶材利用率的影响。设计和制作了轴对称磁场和旋转磁场,研究了它们对阴极弧离子镀弧斑运动形貌和薄膜表面大颗粒等特性的影响。通过控制弧斑运动状态,可以得到不同程度的颗粒分布,实现颗粒的可控沉积,减少薄膜表面大颗粒的污染。     

真空电弧阴极现象的基础研究与VAC技术(上)

真空电弧阴极现象是真空电弧涂镀(VAC)技术发辰的基础。本文试就真空电弧阴极斑点的分裂、阴极斑点的运动、阴极灼坑与侵蚀、阴极斑点的电流密度、阴极发射离子和离子能量、阴极发射宏观粒子等基础现象进行论述,在此论述的基础上简要评论VAC技术具有的优势、问题和进展。     

专利集锦

一体化熔－喷设备及工艺;用阴极电弧离子镀技术对锡焊润湿性的处理方法;真空电弧自动引弧方法及装置;真空镀膜硫化锌的制备方法;具有良好抗蚀性和色调的磷酸锌处理的镀锌钢板。     

非平衡磁控溅射结合电弧离子镀制备掺杂DLC硬质膜性能研究

将非平衡磁控溅射和电弧离子镀工艺相结合，并使用霍尔离子源辅助，制备了过渡层为Cr、掺杂Ti和N的DLC薄膜。对DLC薄膜的表面形貌、内部结构、力学性能以及电学性能进行了分析测试，结果表明：膜层中含有sp^2键和sp^3键结构，硬度达到HV（20g）2600以上，摩擦因数接近0．1，电阻高于2MΩ。     

梯度成分结构TiAlSiYN涂层的制备及其抗氧化性能研究

目的采用阴极电弧镀叠加磁控溅射的复合PVD涂层技术,实现梯度成分结构Ti AlSiYN多元涂层的制备。方法在涂层沉积过程中,通过切换不同成分的电弧靶,获得成分梯度变化的Ti AlSiYN涂层。利用扫描电子显微镜及其附带能谱仪、X射线衍射仪分析涂层氧化前后的截面组织形貌、成分和物相结构。结果在阴极电弧沉积过程中,通过磁控溅射方式植入微量Y元素会干扰涂层的生长,降低涂层的生长速率。Y元素在涂层中具有细化柱状组织的作用,并使涂层的开始氧化温度和氧化速率降低。相比于均一成分结构的Ti AlSiN涂层,均一成分结构的Ti AlSiYN涂层在800℃时表层未发生氧化。在900℃保温1 h后,Ti AlSiYN涂层的高氧含量氮氧化物层厚度小于Ti AlSiN涂层。梯度成分结构使Ti AlSiYN涂层的抗氧化性能明显降低,在900℃保温1 h后,梯度成分结构的Ti AlSiYN涂层组织完全被氧化,氧化组织以金红石结构的Ti O2为主,还有少量锐钛矿结构的Ti O2、Si O2和Al2O3。结论微量稀土Y元素具有改善涂层抗氧化性的作用,而梯度成分结构不利于涂层的抗氧化性。     

钛合金表面磁控溅射与多弧离子镀TiN膜的摩擦学性能比较

分别采用磁控溅射（MS）和多弧离子镀（MAIP）技术在TC4钛合金表面制备了TiN膜层，采用划痕仪、显微硬度计和多冲试验机评价了两种方法制备膜层的膜基结合强度及承受静态和动态载荷的能力。采用球一盘磨损试验机评价了膜层的摩擦学性能，利用扫描电镜（SEM）分析了磨痕形态特征，利用轮廓仪测量了磨损体积。结果表明：磁控溅射和多弧离子镀TiN膜层均能显著提高钛合金表面的硬度和承载能力；磁控溅射TiN膜层致密、光滑，有良好的减摩作用，但由于膜层承载能力低和膜基结合强度较差，摩擦因数随磨损行程呈增大变化趋势；多弧离子镀TiN膜层结合强度高，膜层厚，承载能力强，韧性好，同时硬质TiN膜层表面分布的Ti颗粒起到了润滑作用，因而耐磨性能优于磁控溅射TiN膜层。     

空心阴极电弧镀NiCrAlY涂层的抗氧化性能

采用空心阴极电弧离子镀技术制备NiCrAlY涂层,研究涂层的高温抗氧化性能。结果表明涂层组织致密,与合金结合状态良好。电弧离子镀NiCrAlY涂层在1 100℃恒温氧化100h后增重只有2.22mg/cm2,在100次循环氧化后仍没有失重现象,其抗恒温氧化和抗循环氧化性能远优于成分相近的超音速火焰喷涂、爆炸喷涂和大气等离子喷涂的NiCrAlY涂层。电弧离子镀NiCrAlY涂层在恒温氧化和循环氧化过程中表面均形成了连续致密、粘附性的氧化铝保护膜。氧化膜没有翘起和剥落现象,涂层组织在氧化后仍然完整致密。热喷涂NiCrAlY涂层在上述氧化过程中则生成了保护性较差的Ni、Cr和Al混合氧化物,并发生了氧化膜剥落,同时有严重的内氧化现象。