氮流量对采用独立钛靶制备的(Ti,Al)N薄膜结构与性能的影响

采用直流反应磁控溅射系统,选择独立Ti靶在3003AlMn合金表面在不同氮流量下制备(Ti,Al)N薄膜,采用扫描电镜、能谱分析、X射线衍射、极化曲线试验、磨损试验、薄膜厚度和显微硬度试验等手段表征了薄膜的沉积速率、化学成分、微结构和力学性能。结果表明,以独立Ti靶在铝衬底表面可以直接生成晶粒尺寸细小与基底结合良好的(Ti,Al)N薄膜,同时可以增加铝合金的表面硬度,提高表面耐蚀性能及表面光泽度。氮流量对(Ti,Al)N薄膜影响显著,氮流量为7cm3/min时制备的(Ti,Al)N薄膜晶粒最细小、致密,小尺寸纳米化的晶粒对提高3003AlMn合金耐磨损性和耐蚀性最佳,但沉积速率低,硬度增幅小。     

磁过滤电弧离子镀TiN薄膜的制备及性能研究

采用磁过滤电弧离子镀(MFAIP)方法在高速钢表面制备了Ti N薄膜,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪,显微硬度计和划痕仪等方法研究了偏压和磁过滤电流对Ti N薄膜的形貌、沉积速率、组织结构和力学性能的影响。结果表明:MFAIP-Ti N薄膜膜层均匀,表面质量好,膜与基体结合紧密。随着偏压和磁过滤电流的增加,Ti N的(111)晶面择优取向越来越弱,(311)和(222)晶面的择优取向逐渐增强。当偏压为-150 V,磁过滤电流为4.5 A时,表现出较大的沉积速率,最大的显微硬度测试值和最大的膜/基结合力。     

离子束辅助中频反应溅射 (Cr,Ti,Al)N薄膜的研究

为了提高工模具的服役性能,采用中频反应溅射,无灯丝离子源辅助的方法沉积了(Cr,Ti,Al)N多元硬质薄膜.分别用电子能谱、X-射线衍射、显微硬度计、划痕仪和干涉显微镜分析了薄膜的成分、相组成、硬度、膜/基结合力及膜层厚度.结果表明用此法制备的薄膜为含有多相结构的(Cr,Ti,Al)N多元硬质膜,晶粒细小,沉积速率快,显微硬度高达35 GPa,结合强度高度达80 N,综合性能优异.     

氮分压对反应溅射(Ti,Al)N薄膜微结构与力学性能的影响

采用Ti-Al复合靶在不同氮分压下制备了一系列(Ti,Al)N薄膜,用EDS、XRD、TEM和微力学探针表征了薄膜的沉积速率、化学成分、微结构和力学性能.结果表明,氮分压对(Ti,Al)N薄膜影响显著:合适的氮分压可以得到化学计量比的(Ti,Al)N薄膜,薄膜为单相组织,并呈现(111)择优取向,最高硬度和弹性模量分别达到34.4GPa和392GPa;过低的氮分压不但会造成薄膜贫氮,而且薄膜中的Al含量偏低,硬度不高;过高的氮分压下,由于存在"靶中毒"现象,尽管薄膜的成分无明显变化,但会大大降低其沉积速率,并使薄膜形成纳米晶或非晶态结构,薄膜的硬度也较低.     

钛合金表面非平衡磁控溅射制备氮化钛薄膜性能研究

本文利用非平衡磁控溅射技术，通过改变薄膜沉积时氮气和氩气分压比（PN／PAr）和靶基距，在Si（100）和钛合金（Ti6A14V）基体上制备了氮化钛薄膜。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、HXD-1000显微硬度仪和（CSEM）销盘摩擦磨损实验机对氮化钛薄膜的晶体结构、断面形貌、显微硬度和耐磨性进行了表征。研究发现，利用非平衡磁控溅射制备出致密的氮化钛薄膜，PN／PAr较小时，氮化钛薄膜中存在Ti2N相，Ti2N能够提高薄膜的硬度与耐磨性，随着N2／Ar的提高，薄膜硬度、耐磨性提高，当PN／PAr达到0．1时，随着N2／Ar的提高，薄膜硬度、耐磨性降低。结果表明，在钛合金表面制备氮化钛薄膜可以显著提高钛合金表面硬度与耐磨性，在改善用于人工心脏瓣膜的力学性能，提高人工心脏瓣膜的瓣架耐磨性，提高人工心脏瓣膜的寿命方面有较广阔的应用前景。     

直流反应磁控溅射在3003铝箔表面制备薄膜的研究

为有效提高3003铝箔表面光泽度、比面积及强硬度,采用直流反应磁控溅射的方法.在一定溅射参数条件下,选用高纯钼靶和钛靶对3003铝箔进行溅射实验,分别在铝箔表面主要沉积出AlMo3、Al3Mo薄膜和TiAl、(Ti,Al)N薄膜,利用X射线衍射、扫描电镜分析相组成及微观组织结构,并测试了显微硬度和薄膜厚度,实验结果表明:制备出的AlMo3、Al3Mo薄膜和TiAl薄膜结晶良好,与基底结合良好,铝箔表面美观漂亮、硬度增高及比表面积得到一定提高.     

磁控溅射W-T-iN/MoS_2薄膜及其摩擦学性能研究

采用W靶、Ti靶及MoS2靶,先制备W-T-iN薄膜,然后再在其上面沉积MoS2纳米薄膜得到W-T-iN/MoS2纳米双层薄膜,通过多次实验得到溅射W-T-iN/MoS2薄膜的最佳工艺如下:溅射气压1.0 Pa,靶基距为100 mm,溅射功率为:W靶,Ti靶均为200W,MoS2靶为150 W;制备W-T-iN薄膜溅射时间为1 h,样品台加热600℃;制备MoS2纳米层时间为0.5 h。使用X射线衍射仪,扫描电子显微镜对薄膜的成分和结构进行分析。采用纳米压痕测试系统测试薄膜的纳米硬度和弹性模量,采用VEECOWYKONT1100非接触光学表面轮廓仪测试薄膜的表面及磨痕粗糙度;UMT-3摩擦磨损试验机在大气、室温、无润滑条件下对薄膜摩擦磨损性能分析,结果表明:在大气环境中,W-T-iN/MoS2薄膜摩擦性能要优于纯W-T-iN薄膜。     

SiC/DLC过渡层对类金刚石薄膜力学性能的影响

采用等离子体浸没离子注入及沉积技术在钛合金(Ti6Al4V)表面制备了类金刚石薄膜和含有SiC/DLC过渡层的类金刚石薄膜。采用拉曼光谱及扫描电子显微镜分析了薄膜的成分和结构,并利用超显微硬度计、薄膜结合力测试仪和往复式摩擦实验机研究了薄膜的硬度、韧性、膜/基结合力和耐磨性。研究结果表明,SiC/DLC过渡层可以提高钛合金(Ti6Al4V)表面类金刚石薄膜的韧性及膜/基结合力,与未制备过渡层的类金刚石薄膜相比,含有SiC/DLC过渡层的类金刚石薄膜的耐磨性明显提高。     

多弧离子镀(Ti,Al,Zr,Cr)N多组元氮化物膜的研究

采用多弧离子镀技术,使用Ti Al Zr合金靶和Cr靶,在W18Cr4V高速钢基体上沉积(Ti,Al,Zr,Cr)N多组元氮化物膜.利用扫描电镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)对薄膜的成分、结构和微观组织进行测量和表征;利用划痕仪、显微硬度计测评薄膜的力学性能.结果表明,获得的多组元氮化物膜仍具有B1 NaCl型的TiN面心立方结构;薄膜的成分除-50V偏压外,其它偏压下的变化均不明显;增大偏压可减少薄膜表面的液滴污染,提高薄膜的显微硬度及膜/基结合力,最高值可分别达到HV3300和190N.     

等离子体基离子注入制备TiN膜的成分结构

采用Ti、N等离子体基离子注入和先在基体表面沉积纯钛层然后离子注氮混合两种方法在铝合金基体上制备了TiN膜.利用XPS分析了两种方法制备TiN薄膜的成分深度分布和元素化学价态,并用力学性能显微探针测试对比了TiN膜的纳米硬度.研究表明:两种方法制备的薄膜均由TiN组成,Ti、N等离子体基离子注入薄膜中Ti/N≈1.1,而离子注入混合薄膜中Ti/N≈1.3,Ti、N等离子体基离子注入薄膜表面区域为TiN和TiO2的混合组织,TiN含量多于TiO2,离子注入混合薄膜表面主要是TiO2;Ti、N等离子体基离子注入所制备的薄膜的纳米硬度峰值为12.26 GPa,高于离子注入混合的7.98 GPa.     

占空比对复合离子沉积TiZrN薄膜的影响

本文采用复合离子镀方法制备Ti Zr N薄膜,研究基体脉冲偏压占空比变化对薄膜结构和性能的影响规律。利用扫描电子显微镜观察薄膜表面的形貌;采用X射线衍射分析薄膜的微观结构;薄膜的沉积速率由XP-2台阶仪测得;通过维氏硬度计表征薄膜的硬度。实验结果表明:Ti Zr N薄膜的表面粗糙度和硬度都随着占空比的增加而减小;Ti Zr N薄膜的微观结构随占空比发生变化;Ti Zr N薄膜的沉积速率随占空比的增大呈现出先增大后减小的趋势。     

脉冲激光沉积氢化锂薄膜(英文)

用脉冲激光沉积制备了氢化锂薄膜,对薄膜的结构和表面形貌进行了,给出了氢气压和靶基距与沉积速率的关系。运用扫描电镜和X射线衍射仪测试薄膜的性质。测试结果显示,氢气压为10-1mbar时,薄膜表面粗糙且呈现多晶态。对薄膜粗糙度与氢气压的关系进行了讨论。     

铝基复合材料表面多层复合厚膜的研究

对含50%AlN颗粒的铝基复合材料进行预处理后,在其表面依次采用浸锌化学镀镍工艺制备Ni-P过渡层,采用脉冲偏压磁过滤多弧离子镀工艺沉积硬质Ti/TiN调制周期膜,采用脉冲等离子体化学气相沉积工艺制备含氢类金刚石(DLC)膜等工艺最后形成了多层复合薄膜体系。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、光谱仪、原子力显微镜、微载荷显微硬度仪、摩擦磨损试验机等设备分析了复合薄膜的组织结构、膜层形貌、截面形貌、显微硬度和摩擦系数等性能特点。测试表明:铝基复合材料/Ni-P层/Ti/TiN调制周期膜/含氢DLC膜这一梯度膜系具有结构交替变化,相邻界面形成混合层,性能梯度分布,硬度逐渐增加,摩擦系数小的特点。该复合工艺能够有效地解决铝基复合材料上制备硬质厚膜的热适配和晶格错配度大的难题,制备薄膜具有良好的膜基结合性能。     

射频磁控反应溅射制备Al2O3薄膜的工艺研究

采用射频磁控反应溅射法,以高纯Al为靶材,高纯O2为反应气体,在不锈钢和单晶Si基片上成功地制备了氧化铝(Al2O3)薄膜,并对氧化铝薄膜的沉积速率、结构和表面形貌进行了研究.结果表明,沉积速率随着射频功率的增大先几乎呈线性增大而后缓慢增大;随着溅射气压的增加,沉积速率先增大,在一定气压时达到峰值后继续随气压增大而减小,同时随着靶基距的增大而减小;随着氧气流量的不断增加,靶面溅射的物质从金属态过渡到氧化物态,沉积速率也随之不断降低.X射线衍射图谱表明薄膜结构为非晶态;用原子力显微镜对薄膜表面形貌观察,薄膜微结构为柱状.     

硬质合金表面TiAlZrCr/(Ti,Al,Zr,Cr)N梯度膜的微结构与力学性能

采用多弧离子镀技术,使用Ti-Al-Zr合金靶和Cr单质靶,在wc-8％co硬质合金基体上制备了TiAlZrCr／(Ti,Al,Zr,Cr)N多组元梯度膜.分析了梯度膜的成分、结构和微观组织,并研究了梯度膜的显微硬度和膜／基结合力.研究结果表明,该多组元梯度膜为Bl-NaCl型的TiN面心立方结构;薄膜的成分是以TiAlZrCr合金为过渡层的(Ti,Al,Zr,Cr)N梯度膜;薄膜的组织致密均匀,是典型的柱状晶结构;沉积偏压为-50～-200V时,梯度膜均可获得比(Ti,Al,Zr,Cr)N单层膜更高的硬度(最高值为HV4000)和膜／基结合力(临界载荷大于200 N).     

多弧离子镀(Ti,Al,Zr)N多元超硬梯度膜的制备及力学性能研究

采用多弧离子镀技术并使用合金靶Ti-Al-Zr制备(Ti,Al,Zr)N多元超硬梯度膜。利用扫描电镜、X衍射仪对(Ti,Al,Zr)N膜层表面、断面形貌、成分、结构进行观察测定;系统考察了沉积工艺对(Ti,Al,Zr)N膜层质量、膜/基附着力和硬度的影响;并对膜层抗热震性进行了研究。通过与TiN,(Ti,Al)N,(Ti,Zr)N等硬质膜进行比较,发现采用Ti-Al-Zr合金靶制备的(Ti,Al,Zr)N多元梯度膜有更高的硬度和膜/基附着力,硬度可达4000 HV,实现了从硬质膜到超硬膜的转变;膜/基附着力大于200 N,同时对沉积工艺有较强的适应性。     

非平衡磁控溅射氮化钛薄膜及其性能研究

采用非平衡磁控溅射技术,在钛合金(Ti6Al4V)表面沉积氮化钛薄膜。通过改变氮气和氩气分压比(PN/PAr)和基体偏压,制备出不同结构、性能的氮化钛薄膜。采用X射线衍射技术、原子力显微镜、PS-168型电化学测量系统、CSEM球盘摩擦磨损实验机、HXD-1000 knoop显微硬度仪等研究了薄膜的结构、表面形貌、耐腐蚀性能与机械性能。结果表明,采用非平衡磁控溅射技术制备出了致密的氮化钛薄膜。当PN/PAr较小时,氮化钛薄膜中存在Ti2N时,Ti2N相可以有效提高薄膜的硬度和耐磨损性能;当PN/PAr增加到0.1时,薄膜硬度达到最大,耐磨损性能最优;随着PN/PAr的继续增大,氮化钛薄膜中主要存在TiN相,氮化钛薄膜的复合硬度和耐磨损性能降低。在钛合金(Ti6Al4V)表面沉积氮化钛薄膜可以显著提高其在Hanks类体液中的耐腐蚀性能。     

SmCo薄膜磁控溅射沉积速率的影响因素

SmCo薄膜的厚度是影响其磁性能的重要因素,而沉积速率是控制薄膜厚度的关键。采用直流磁控溅射工艺制备SmCo薄膜,设计正交实验并通过数理统计方法研究了溅射工艺参数中溅射功率、靶基距及氩气压强对SmCo薄膜沉积速率的影响,并同时考察了不同厚度SmCo薄膜的磁性能变化规律。研究结果表明:溅射功率与靶基距都对薄膜的沉积速率有较大的影响,其中在溅射功率为40~120W范围内时,随着溅射功率的增大SmCo薄膜的沉积速率逐渐提高;在靶基距为50~70mm的范围内,SmCo薄膜的沉积速率随靶基距的增大而逐渐降低;而在氩气压强处于0.7~1.5Pa范围内时,SmCo薄膜的沉积速率几乎不随氩气压强的改变而变化。在溅射功率为80W、靶基距为60mm及氩气压强为1.1Pa的工艺条件下,SmCo薄膜的沉积速率具有很好的稳定性。随膜厚从0.59μm增加到0.90μm,SmCo薄膜的矫顽力由23.4kA/m降低到8.2kA/m。     

中频孪生靶非平衡磁控溅射制备氮化硅薄膜及其性能(英文)

本文采用中频孪生靶非平衡磁控溅射技术在不同氮气流量比例的条件下制备出氮化硅薄膜。利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、椭偏仪等研究了氮气流量比率对氮化硅薄膜的微观结构、表面形貌、沉积速率、折射率的影响。结果表明:中频孪生非平衡磁控溅射技术制备的薄膜为非晶态氮化硅。随着氮气流量比率的增加,Si-N键红外光谱吸收带向低波数漂移,薄膜的沉积速率降低,表面结构更为光滑致密,氮化硅薄膜的折射率降低。薄膜的硬度和杨氏模量分别达到22和220GPa左右。     

柔性PET衬底上低温制备TZO透明导电薄膜

利用直流磁控溅射法,在室温水冷柔性PET衬底上成功制备出了掺钛氧化锌透明导电薄膜(TZO)。通过X射线衍射和扫描电镜等表征方法对薄膜结构和特性进行测试分析,研究了靶与衬底之间的距离(靶基距)对TZO薄膜表面形貌、结构、力学、电学和光学性能的影响。结果表明,实验制备的柔性TZO透明导电薄膜为具有c轴择优取向的六角纤锌矿结构的多晶薄膜;靶基距对PET衬底上的柔性TZO薄膜的性能有较大的影响。随着靶基距从42 mm增大到70 mm,薄膜的生长速率由22.46 nm/min降低到6.92 nm/min;薄膜的电阻率先由55.99×10-4Ω.cm快速减小到5.34×10-4Ω.cm后略有增大并趋稳,5.34×10-4Ω.cm为最小电阻率,其靶基距为52 mm;70 mm靶基距时样品薄膜应力最小,为0.4914 GPa;所有样品的可见光区平均透过率都高于90.97%。