不锈钢表面阴极微弧电沉积氧化铝膜层的性能

以0.4 mol/L Al（NO₃）₃乙醇溶液为电解液,用阴极微弧电沉积方法在304不锈钢表面制备了80μm厚的氧化铝膜层。分析了膜层的形貌、成分和相组成,测试了膜层的抗高温氧化和电化学腐蚀性能。结果表明.电沉积膜层由γ-Al₂O₃和α-Al₂O₃组成。膜层中含有少量的Fe、Cr、Ni元素,表明膜/基界面附近的不锈钢基体在微弧放电作用下也参与氧化铝膜层的沉积和烧结过程。氧化铝膜层使不锈钢在800℃恒温氧化速率明显降低,表明其抗高温氧化性能得到提高。同时,其腐蚀电位正向移动,腐蚀电流密度降低1个数量级,表明其耐腐蚀性能得到提高。     

电化学沉积DLC膜及其表征

采用电化学沉积方法，甲醇有机溶剂作碳源，在直流电源作用下在单晶硅表面沉积得到碳薄膜。薄膜不溶于苯、丙酮等有机溶剂，具有较高的硬度(16GPa左右)，用AFM、Raman和FTIR分析手段对该薄膜表面形貌和结构进行表征，Raman和FTIR结果表明电化学沉积得到的是含氢的类金刚石碳薄膜。通过研究样品薄膜的XPS和XAES谱图特征，进一步证实薄膜是DLC薄膜，并用线性插入法估算出样品薄膜中SP^3的相对含量为60％，同时推测了电化学沉积DLC薄膜的生长机理。     

DLC膜的制备 结构 性能研究

本文用rfPCVD方法,以甲苯为碳源气体,在硅、锗、玻璃、金属等基片上制备出DLC膜,并且用Raman光谱和红外吸收谱研究了膜的结构,还研究了膜的机械、光学、电学性能。     

在低合金钢基体表面沉积镶嵌结构界面金刚石膜

在低合金钢基体上磁控溅射镀Cr/Cu双层膜,电沉积铜-金刚石复合过渡层,在热丝CVD系统中沉积了连续的金刚石膜。用压痕实验研究了所沉积的金刚石膜/基结合性能,用扫描电镜(SEM)、X射线(XRD)、拉曼光谱表征了金刚石膜的表面形貌、相结构和内应力。结果表明,经CVD金刚石沉积后Cr层转化为铬铁碳化物层,阻止了Fe对界面金刚石的石墨化,并部分缓冲相变应力;较软的Cu层能有效缓解相变应力和热应力,降低了所沉积的金刚石膜内应力;用441N载荷对所沉积的金刚石膜进行压痕评估,压痕外缘只产生环状裂纹,表明膜基结合力较高。     

CrNi3MoVA钢表面过滤阴极真空电弧沉积DLC膜的性能

为提高特种机械零件的耐磨性和耐腐蚀性,采用过滤阴极真空电弧技术在其表面沉积了一层厚度约为2μm的类金刚石碳(DLC)膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、纳米压痕仪、摩擦磨损试验机和电化学工作站分别测试了CrNi3MoVA钢与施加DLC膜的CrNi3MoVA钢(以下简称DLC膜)的微观结构、纳米力学性能、摩擦磨损性能及耐腐蚀性。结果表明DLC膜的硬度较裸钢提高了65%,弹性模量降低了约32%;裸钢稳定的摩擦系数为0.65～0.75,而DLC膜稳定的摩擦系数仅为0.10～0.11;裸钢的磨损机制主要为磨粒磨损和塑性流动,而DLC膜的磨损机制主要为剥层磨损;DLC膜的腐蚀电流密度较裸钢的腐蚀电流密度低了两个数量级,自腐蚀电位正移了逾0.3V,电化学反应阻抗高了3个数量级。DLC膜能够极大地提高裸钢的耐磨性和耐腐蚀性。     

不锈钢表面ZSM-5分子筛膜的水热合成

沸石／金属复合膜材料由于具有诸多良好的性能,已显示出广阔的应用前景。利用水热法在不锈钢表面制备了ZSM-5分子筛膜,并考察了焙烧过程对膜基结合力的影响。通过划痕实验和扫描电镜分析,证明焙烧过程可使ZSM-5分子筛膜与不锈钢基体之间的膜基结合力显著增加。     

低温化学气相沉积两种DLC膜的摩擦性能研究

低温条件下在单晶硅表面沉积DLC膜和Si-DLC膜层,采用UMT-2微摩擦磨损实验机研究了两种膜层的摩擦磨损特性,借助拉曼光谱、X射线衍射仪及立体三维形貌仪分析了两种膜层的表面形貌和组成。使用扫描电子显微镜检测了两种膜层磨损后的表面形貌。结果表明两种膜层表面都非常平滑,属于纳米硬膜;两种膜层都具有良好的减摩托磨作用,其...     

脉冲偏压对等离子体沉积DLC膜化学结构的影响

以乙炔为气源，用等离子体基脉冲偏压沉积（plasma based pulsd bias deposition缩写PBPBD）技术进行了不同负脉冲偏压条件下制备DLC膜的试验，通过X射线光电子谱（XPS）、激光喇曼光谱[Raman]以及电阻分析方法考察了负脉冲偏压幅值对DLC膜化学结构的影响，结果表明由-50kV到-10kV随负脉冲偏压降低，DLC膜中SP^3键分数单调增加，但当脉冲偏压为0时形成高电阻的类聚合物膜，说明荷能离子的轰击作用形成DLC化学结构的必要条件，键角混乱度和SP^2簇团尺寸与脉冲偏压之间不具有单调关系，在中等幅值负脉冲偏压条件下，键用混乱度较大且SP^2簇团尺寸细小。     

缝纫机针杆表面沉积含过渡层DLC薄膜及性能的研究

本文以C2H2为碳源,Ar气为辅助气体,采用新型离子束源和磁控溅射源的混合技术在缝纫机针杆上成功制备了具有不同过渡层的类金刚石薄膜,并表征了薄膜的表面形貌,测量了其硬度、结合力、摩擦系数,划痕法的结果表明,增加过渡层后薄膜的结合状况得到明显改善.DLC膜的硬度也得到了提高,摩擦磨损实验结果可以看出样品的摩擦系数均在0.1以下,可以极大地改善不锈钢针杆的摩擦性能.     

Ti合金化DLC膜的结构和力学性能

在一台увнипА－1型双激发源等离子弧薄膜沉积装置上制取Ti合金化DLC膜，用纳米硬度计、显微硬度计、原子力显微镜以及X射线衍射仪和光电子能谱仪等手段对薄膜的力学性能和结构进行了分析和测定。摩擦磨损试验在一台球－盘滑动磨损试验机上进行。比较了不同钛合金化程度的DLC膜及热处理前后的性能变化。结果表明，薄膜的力学性能与Ti含量有非单值关系，但摩擦系数随Ti含量增加而升高；热处理后薄膜显微硬度显著升高的原因是生成了碳化钛硬化相。     

PECVD系统的等离子体诊断及DLC膜的结构和性能研究

类金刚石碳膜以其优异的性能,诸如高电阻率、高硬度、低摩擦系数、良好的光学特性等显示出良好的应用前景,越来越受到人们的关注.本文首先利用朗谬耳探针对基底附近的等离子体特性进行了诊断,考察了离子电流密度与脉冲电压和工作气压的关系.然后在不同的气体比例下成功的制备出了DLC薄膜.采用拉曼光谱仪、原子力显微镜、纳米压痕仪等设备对薄膜的相结构、表面形貌和机械性能进行了综合分析,并研究了镀膜工艺与薄膜特性的关系.     

超薄四面体非晶碳膜的结构和性能

使用磁过滤阴极真空电弧(FCVA)技术制备不同厚度的超薄四面体非晶碳膜(ta-C)，研究了表征和测量超薄ta-C碳膜微观结构和性能的方法以及膜厚的影响。使用X射线衍射仪验证椭圆偏振光谱仪联用分光光度计表征膜厚度的可靠性并测量了膜密度；用拉曼谱分析薄膜的内在结构，验证用椭偏联用分光光度计表征sp³ C含量的可靠性；用Stoney^，s公式计算了薄膜的残余应力。结果表明，薄膜的厚度由7.6 nm增大到33.0 nm其沉积速率变化不大，为1.7±0.1 nm/min；根据椭偏联用分光光度计的表征结果，薄膜中sp³ C的含量逐渐减少，拓扑无序度降低，与拉曼谱的表征结果一致；厚度为7.6 nm的超薄ta-C碳膜中p³ C的含量最高；随着厚度的增大薄膜中的残余压应力从14 GPa降低到5 GPa；厚度为11.0 nm的薄膜主体层密度最大，为3070 kg/m³，致密性较好；厚度对薄ta-C碳膜表面粗糙度的影响较小。用椭偏和分光光度计测量超薄ta-C碳膜的厚度和表征显微结构是可行的，X射线反射法可用于测量超薄ta-C碳膜密度和表面粗糙度，但是对薄膜的质量要求较高。     

打桩机用GCr15钢表面磁控溅射DLC膜的组织和摩擦学性能

为了提高打桩机用GCr15钢的摩擦学性能,采用磁控溅射在其表面制备了一层掺Cr的DLC膜,对比了该膜层处于不同工况下的微观组织和摩擦学特性.结果 表明:DLC膜的表面区域出现了许多球形颗粒,DLC膜的组织形态较为均匀,表面粗糙度接近9 nm.DLC膜形成了单一衍射峰,表明DLC膜属于一种非晶态组织.对DLC膜进行纳米压...     

等离子体基脉冲偏压沉积DLC膜的氢分布和氢含量

用核反应分析方法,对等离子体基脉冲偏压沉积DLC膜的氢分布和氢含量进行了较系统的研究.结果表明,用等离子体基脉冲偏压沉积技术可获得较低氢含量的DLC膜;其氢含量范围约为6at％～17at％,且氢沿膜厚是均匀分布的,随等离子体密度及离化率降低,DLC膜的氢含量增加,荷能离子对生长表面的轰击具有较强的析氢作用,工作气体中引入氢气促进DLC膜中氢的析出.     

双束溅射淀积DLC膜的结构表征和性能分析

用双离子束溅射淀积法,在轰击源含不同 CH_4流量比的条件下,于玻璃和 Si 基片上淀积了DLC 薄膜。用多种手段对所制备的膜进行了结构表征和性能分析。结果表明,轰击源中 CH_4流量比对DLC 膜的结构、形貌及其光、电性能有重要的影响。分析了影响机制,探讨了 DLC 膜的生长机理。     

衬底负偏压对线性离子束DLC膜微结构和物性的影响

采用一种新型线性离子束PVD技术制备出大面积类金刚石薄膜(DLC膜),研究了衬底负偏压对薄膜微结构和物性的影响.结果表明:制备出的类金刚石薄膜在300 mm×100 mm范围内纵向厚度均方差约10-12 nm,横向薄膜厚度均方差约2-4 nm.随着衬底偏压的提高,薄膜中sp~3键的含量先增加后减小,在衬底偏压为-100 V时sp~3键的含量最大;DLC膜的残余应力、硬度和弹性模量与sp~3键的含量呈近似线性的关系,在衬底偏压为-100 V时其最大值分别为3.1 GPa、26 GPa和230 GPa.DLC薄膜的摩擦学性能与薄膜中sp~3碳杂化键的含量密切相关,但是受衬底偏压的影响不大,其摩擦系数大多小于0.25.偏压对磨损的影响很大,在偏压比较低(0～-200 V)时,薄膜的磨损率约为10~(-8)mm~3/N·m,偏压升高到300 V磨损率急剧提高到10~(-7)mm~3/N·m.     

不锈钢表面电沉积耐腐蚀膜层的研究进展

不锈钢因其优异的耐蚀性、导电导热性和机械加工性能而广泛应用于众多领域.为避免不锈钢在使用过程中的腐蚀破坏,在基体表面制备耐腐蚀膜层是主要的防护措施.首先结合近年来不锈钢表面电沉积法制备耐腐蚀膜层的研究现状,对不锈钢表面单层耐腐蚀膜、多层耐腐蚀膜及含掺杂物改性复合膜3种膜层的研究进展进行了概述;在此基础上,从膜层对基体的...     

用侧向力显微镜表征纳米级DLC膜摩擦性能

本文用侧向力显微镜(Lateral Force Microscope,LFM)研究不同厚度类金刚石(Diamond-Like Carbon,DLC)膜的摩擦性能.对厚度为153.4 nm,64.9 nm,12.07nm DLC膜摩擦力和法向力的关系进行研究,实验表明施加较低载荷,摩擦力和法向力成线性关系,符合Amontons's定律;而膜厚为4.48nm、2.78 nm样品由于粗糙度、峰态和偏态的差异导致摩擦力和载荷关系不明显,研究指出针尖和薄膜的表面接触可以简化为Tomlinson模型,借助原子晶格振动的无损摩擦机理解释了这一现象.     

PBII制备TiNx/DLC多层膜的结构及摩擦学性能

采用等离子体基离子注入技术在30CrMnSi钢上制备了TiNx/DLC多层膜，通过X射线光电子谱和激光喇曼光谱测试分析了膜的结构特征，TiNx/DLC膜大气下的摩擦性能和在球盘式摩擦磨损试验机上进行。结果表明：DLC膜的结构强烈依赖于基权脉冲偏压，－5kV制得的DLC膜具有较多的C－H键结构，因而硬度最低，仅有8.3GPa；而-15kV的DLC膜由于含有较多的sp^3键，获得了最高的显微努氏硬度（23.6GPa)。DLC膜与GCr15钢球大气下的摩擦因数为0.17左右，其磨损性能由于TiNx，过渡层引入而显著提高。