1Cr17Ni2压气机叶片多层膜制备及耐蚀性研究

采用真空电弧离子镀技术在1Cr17Ni2不锈钢基体表面沉积Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜,并对膜的形貌、相结构、结合力以及极化曲线和交流阻抗等电化学性能进行分析和测试。结果表明:制备的Ti/TiN/Zr/ZrN膜界面清晰、结构致密、晶粒细小,膜层厚度约为2~3μm,膜层的主要物相为TiN和ZrN两相,以及少量的金属Ti和Zr;膜层与基体结合良好,结合力大于70 N,显微硬度(HV_(0.025))高达29 000 MPa,Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜与1Cr17Ni2基材相比,具有更高的极化电位和极化电阻,更低的腐蚀电流密度,更大容抗弧。     

高引燃脉冲新HiPIMS模式对TiN/CrN多层膜结构和性能的影响EI北大核心CSCD

多层TiN/CrN薄膜能显著改善复杂环境下部件的性能和寿命,为获得性能良好的TiN/CrN多膜层,提出一种高引燃脉冲新HiPIMS模式(高功率脉冲磁控溅射技术)的新放电技术,在一到四引燃脉冲个数条件下制备TiN/CrN多层薄膜。结果表明,随着引燃脉冲个数的增加,TiN/CrN薄膜膜基结合力增加,三引燃脉冲条件下结合力达到HF1(压痕法结合力指标,HF1为性能良好)压痕边缘膜层出现碎裂但膜层并未崩裂,在四引燃脉冲条件下膜基结合力也为HF1,且相较三引燃脉冲膜层碎裂也消失,膜基结合力最佳。同时,随着引燃脉冲个数的增加,膜层的粗糙度下降,磨痕变窄,硬度增强,硬度的波动范围减小,薄膜摩擦因数逐渐降低,四引燃脉冲条件下摩擦因数为0.25,膜层厚度呈先增加后减小的趋势,在三引燃脉冲个数条件下达到最大值332.1 nm试验结果表明引燃脉冲能够强化膜层与基体之间的结合力,硬度以及摩擦磨损的性能,细化晶粒。     

中频对靶磁控溅射制备含铬类金刚石薄膜

利用新型中频对靶磁控溅射在硅和M2高速钢基体上沉积了一系列无氢含铬类金刚石膜.考察了类金刚石膜的表面形貌、显微结构、硬度、结合力和摩擦磨损性能.结果表明：合成的类金刚石薄膜具有优良的综合性能,硬度为30-46GPa、结合力Lc达50-65N、大气环境下摩擦系数约为0.1.     

电弧离子镀TiN工艺优化及TiN/TiC多层膜性能

采用电弧离子镀技术制备TiN薄膜,研究了不同氮分压以及基体偏压下薄膜的表面质量、微结构、相组成、硬度以及结合力,优化工艺参数并制备TiN/TiC多层膜,比较了多层膜以及TiC单层膜的硬度以及摩擦性能的差异。结果表明,经过对不同工艺参数下薄膜的形貌结构以及性能比较,确定采用0.6 Pa氮分压以及-100 V基体偏压作为TiN优化工艺参数,在该工艺基础上制备的TiN/TiC多层膜与单层TiC薄膜相比具有更高的硬度以及更低的摩擦系数。     

盐雾腐蚀条件下Ti合金表面功能薄膜的摩擦磨损性能

目的研究Ti6Al4V合金、铬掺杂类金刚石(Cr-DLC)薄膜、钨掺杂类金刚石(W-DLC)薄膜和氮化钛(TiN)薄膜,在干摩擦和盐雾腐蚀气氛摩擦条件下的摩擦磨损性能。方法在商用Ti6Al4V合金表面通过非平衡磁控溅射制备Cr-DLC薄膜和W-DLC薄膜,通过多弧离子镀技术制备TiN薄膜。利用扫描电镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机、白光干涉扫描轮廓仪,对薄膜的形貌、硬度、干摩擦和腐蚀摩擦性能、磨痕形貌进行测试分析。结果干摩擦条件下,Ti6Al4V合金表面沉积Cr-DLC、W-DLC和TiN三种薄膜的摩擦系数均比Ti6Al4V合金低;Ti6Al4V合金及其表面制备的三种薄膜在盐雾腐蚀气氛条件下的摩擦系数都比干摩擦条件下有所增加。与Ti6Al4V合金相比,Cr-DLC、W-DLC和TiN三种薄膜在干摩擦和盐雾腐蚀气氛摩擦条件下均减小了磨损体积。干摩擦条件下,W-DLC薄膜的磨损体积为0.0017 mm~3,耐磨性最好;盐雾腐蚀气氛摩擦条件下,TiN薄膜的磨损体积为0.0028 mm~3,表现出最佳的耐腐蚀磨损性能。通过磨痕形貌可以得出,盐雾腐蚀气氛摩擦条件下,Ti6Al4V合金表面制备的金属掺杂类金刚石薄膜的磨损受到磨粒磨损和腐蚀磨损双重机制的影响。结论三种表面功能薄膜在盐雾腐蚀气氛摩擦条件下都较好地保护了Ti合金,极大地减少了磨损损失。     

不同偏压下铀表面多弧离子镀TiN薄膜性能研究

不同偏压下利用多弧离子镀技术在U基体上制备了TiN薄膜。利用X射线衍射（XRD）分析了薄膜的微观组织结构，用扫描电镜（SEM）观察其表面形貌。结果表明：所得薄膜为单一TiN结构，薄膜表面平整、致密，但局部仍存在大颗粒。摩擦磨损实验测定了薄膜的磨损性能。随偏压的上升，摩擦系数由0．421变为0．401。同时利用X射线光电子能谱分析仪（XPS）对湿热腐蚀20d后的样品进行了分析，并利用电化学极化实验在0．5μg/g CT溶液中测试了基体及薄膜耐蚀性能。结果表明：TiN涂层提高了贫铀的抗腐蚀性能。     

基体材料表面粗糙度对Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜性能的影响（英文）

采用真空阴极电弧沉积技术,在4组表面粗糙度不同的Cr17Ni2钢基体上制备Ti/Ti N/Zr/Zr N多层膜。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、结合力划痕仪、砂粒冲刷试验仪和盐雾试验机分析测试多层膜的截面形貌、膜层厚度、相组成、硬度、膜/基结合力、抗砂粒冲刷性能和耐腐蚀性能等。结果表明:所制备的多层膜厚度为11.37μm,维氏硬度为29.36 GPa;多层膜能显著地提高Cr17Ni2钢基体的抗砂粒冲刷和耐盐雾腐蚀能力;基体材料表面粗糙度对膜层性能的影响很大,基体表面粗糙度越小,其膜/基结合力、抗砂粒冲刷性能和耐盐雾腐蚀性能越佳;为了获得具有良好综合性能的膜层,待表面处理的基体表面粗糙度必须控制在Ra0.40μm。     

多弧离子镀TiN、TiAlN膜层性能的研究

采用多弧离子镀技术,在20CrMnSi钢基体上沉积了TiN、TiAlN膜层。使用球坑仪、显微硬度计、划痕仪、磨损实验机和盐雾箱对膜层的厚度、显微硬度、结合力、磨损性能和耐盐雾腐蚀性能进行检测。结果表明:随膜层厚度的增大,两种膜层的硬度和耐盐雾腐蚀性升高,结合力降低,耐磨性先升高后降低,且在膜层厚度为9μm时耐磨性最高。二者相比,TiAlN膜层优于TiN膜层。     

高速钢表面离子镀TiC薄膜及其耐磨性研究

采用多弧离子镀技术在W18Cr4V高速钢表面沉积TiC薄膜,通过场发射电镜、能谱及X射线衍射研究了薄膜表面及界面的结构与组成,并利用微量磨损仪对TiC薄膜的耐磨性进行了对比.结果表明,多弧离子镀在高速钢表面获得的TiC薄膜硬度达2900 HV0.05,薄膜表面平整致密,在TiC薄膜与基体之间存在一扩散并不明显的伪扩散层.由于TiC膜的硬度高于TiN膜且具有更低的摩擦系数,TiC膜的耐磨性优于TiN膜.     

低温磁控溅射与普通多弧离子镀TiN薄膜的摩擦学性能比较

采用低温磁控溅射和普通多弧离子镀分别在冷作模具钢基体上制备了TiN薄膜，用纳米压痕法测量了薄膜的表面硬度，并比较了低温磁控溅射与普通多弧离子镀TiN薄膜的摩擦学性能。试验表明，低温磁控溅射TiN薄膜具有与普通多弧离子镀TiN薄膜相近的表面硬度，在多种试验条件下，低温磁控溅射TiN薄膜都有较好的摩擦学性能，摩擦副的磨损率低，摩擦因数小且变化平稳，磨损表面光滑。     

A comparative study of nanocrystalline Cu film deposited using anodic vacuum arc and dc magnetron sputtering

A comparative study of structural, electrical and thermoelectric properties of nanocrystalline copper thin films deposited using anodic vacuum arc plasma deposition technique and dc-magnetron sputtering is presented. The crystallographic texture and structural evolution of these films are investigated as a function of thickness within a range of 30 to 230 nm using XRD and SEM. AVA deposited Cu films possess smaller grains with a lesser degree of crystallinity than dc-sputtered ones. Electrical resistivity, temperature coefficient of resistance and thermoelectric power of both as-deposited and annealed Cu films of AVA and dc-magnetron sputtering is measured and their dependence on the film thickness is investigated. AVA deposited Cu films having thickness less than 100 nm show much higher resistivity than dc-sputtered ones. AVA deposited Cu films possess lower temperature coefficient of resistance values than dc-sputtered ones. The observed thickness dependence of thermoelectric power is larger in AVA deposited Cu films than in dc-sputtered ones. These electrical measurements reveal that AVA deposited Cu films possess more vacancies than dc-sputtered ones.     

离子束辅助沉积对TiAlSiN薄膜性能的影响

分别利用真空电弧沉积技术与等离子体辅助真空电弧沉积技术在不锈钢片、高速钢片和单晶硅片上沉积TiAlSiN多元薄膜，通过X射线衍射和扫描电镜对采用两种方法制备的薄膜物相及表面形貌进行了分析比较，测定了高速钢片上薄膜的显微硬度，进行了耐磨性实验。结果表明，采用离子束辅助沉积制备的薄膜，有（200）面的择优取向，薄膜的表面形貌得到改善，硬度和耐磨性提高。     

扩散热处理对316L不锈钢表面钯／铁薄膜形貌和相组成的影响

采用真空电弧离子镀工艺，在316L不锈钢表面沉积钯，铁（Pd／Fe）合金薄膜并进行真空扩散热处理，观察扩散热处理工艺对Pd／Fe薄膜的形貌和相组成的影响。结果表明：采用真空电弧离子镀工艺，可在316L不锈钢表面沉积均匀的Pd／Fe膜；扩散热处理工艺对Pd／Fe膜的形貌和相组成有显著影响。经900℃保温1h处理后，Pd膜与Fe膜间互扩散形成一定量的Pd-Fe合金相；随着热处理温度升高，Pd,Fe膜层向316L基体扩散的距离增大，同时基体中的Cr，Ni向外扩散的量也增多。     

阴极电弧制备TiAlN薄膜工艺参数的正交分析研究

为深入理解不同工艺参数对阴极电弧制备TiAlN薄膜性质的影响重要性,文中设计了L9(34)正交试验表,研究了基体负偏压、N2流量、阴极弧流对TiAlN沉积速率、表面粗糙度的影响,给出了工艺参数优化组合。结果表明:负偏压对TiAlN薄膜的沉积速率影响最大,其次是N2流量、弧流;对表面粗糙度的影响次序则为N2流量、弧流、负偏压。薄膜沉积速率随N2流量的升高而增大,随负偏压增加先增加后降低,随弧流的增大变化不明显。薄膜表面粗糙度随N2流量的升高逐渐减小,随负偏压的增加而增加,随弧流的增大而增大。     

Corrosion protection of ultra-thin ta-C films for recording slider applications at varied substrate bias

Ultra-thin tetrahedral amorphous carbon (ta-C) films have been prepared by filtered catholic vacuum arc system for recording slider applications. In order to study the corrosion behavior of the slider coatings deposited at different substrate bias, the micro-structure and surface properties of the ta-C films were respectively investigated in terms of Raman spectroscopy, atomic force microscopy, water contact angle and corrosion measurements. Results showed that a very smooth ta-C film with lowest surface energy and highest sp³ bonding content was obtained at the medium bias voltage of 100 V. However, as to the protection against corrosion, the optimum bias was found to be greater than that giving the maximum diamond-like properties.     

医用316L不锈钢支架表面沉积(Fe/Pd)n薄膜的研究

采用真空电弧离子镀技术,在医用316L不锈钢支架上沉积近等原子比的(Fe/Pd)n多层膜.用X射线衍射、扫描电镜、电子能谱研究(Fe/Pd)n多层膜的晶体结构、形貌和成分,分析相的转变.用CTCC-1数字磁通磁场测量仪测量样品的磁性.结果表明:医用316L不锈钢支架表面磁性膜的最佳结构为"Pd/Fe/Pd",经扩散热处理后,(Fe/Pd)n薄膜从fcc结构转变为fct结构,薄膜均匀、致密、结合强度良好,有效磁场强度可达5×10-4 T以上,有效磁性可维持6个月.     

过滤式阴极电弧沉积类金刚石薄膜的性能分析

成功地研制了一套过滤式阴极电弧沉积设备,并利用该设备成功获得了类金刚石薄膜。类金刚石薄膜的扫描电镜分析表明：获得的薄膜在硅基片上是光滑和致密的,在Ｔｉ合金基片上有裂纹,高速钢基片上有微孔。原子力显微镜分析表明：膜层的表面粗糙度与沉积参数密切相关。喇曼光谱研究表明,这种薄膜是典型的无氢类金刚石薄膜,喇曼光谱的高斯分解表明：随着偏压的变化,Ｄ线和Ｇ线的位置μＤ、μＧ向低频移动,半高宽σＤ减小。     

偏压对电弧离子镀CrNx薄膜结构和机械性能的影响

采用电弧离子镀技术在不锈钢基体表面制备了CrNx薄膜,并采用场发射扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪、球-盘式摩擦磨损试验机等手段对在不同偏压下沉积的CrNx薄膜的表面形貌、相结构、显微硬度和摩擦学性能进行考察.结果表明:随着偏压的增加, CrNx薄膜沉积率下降,厚度降低,CrNx薄膜表面颗粒逐渐变少,表面粗糙度降低,结晶度增大,晶粒尺寸增加;CrNx薄膜由Cr2N相和CrN相组成,薄膜的择优取向发生较大变化.当偏压为-100V时,CrNx薄膜的表面结构最致密,硬度最高,抗磨损性能最强.     

MoS2/Pb-Ti多层薄膜的结构和摩擦学性能

目的 设计MoS2/Pb-Ti多层薄膜,改善真空和大气环境下的摩擦学性能。方法 采用磁控溅射技术沉积MoS2/Pb-Ti多层薄膜,通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射(XRD)、纳米压痕仪、真空和大气摩擦磨损实验,分别评价MoS2/Pb-Ti多层薄膜的表面形貌、微观结构、力学性能、真空和大气环境下的摩擦学性能,并通过光学显微镜、能谱仪（EDS）、Raman光谱仪对磨痕及磨斑进行分析。结果 随着MoS2层厚度的增加,MoS2/Pb-Ti多层薄膜的表面颗粒逐渐细化,变得更加光滑。同时,微观结构由金属相主导转变为由MoS2相主导,弹性模量逐渐降低,硬度则先升高后降低。在真空环境下,MoS2/Pb-Ti多层薄膜的摩擦系数低至0.01,磨损率低至2.2×10?7 mm3/(N?m),大气环境下摩擦系数低至0.07左右,磨损率低至2.7×10?7 mm3/(N?m)。 结论 在真空摩擦磨损实验中,MoS2层厚度过薄时,MoS2/Pb-Ti多层薄膜的磨损机制为粘着磨损,MoS2层厚度增加有助于形成稳定的转移膜,使得摩擦磨损大幅降低。在大气摩擦磨损实验中,Ti保护MoS2的结构免于H2O和O2的破坏,使体系具有低而稳定的摩擦磨损。     

Mechanical properties and Raman characterization of amorphous diamond films as a function of film thickness

Amorphous diamond (a-D) films with different thicknesses have been prepared on the c-Si substrate under the same deposition conditions using filtered cathodic vacuum arc (FCVA) technology. The film thickness was measured with a calibrated surface profiler. The mechanical properties were analyzed by a nano-indenter and the microstructure was characterized with visible Raman spectroscopy. It has been shown that the residual compressive stress of a-D films drops continuously down with increasing film thickness. When the films are thinner, the stress falls strikingly. However, the falling rate is less pronounced with the monotonic increase in film thickness. Hardness and Young's modulus also persistently rise with growing film thickness. Whereas the critical scratching load decreases at first and then increases again. The peak position of the asymmetric broad peak in the Raman spectra shifts towards low frequencies with increasing film thickness because of the monotonic fall in the residual compressive stress. However, the magnitude of the shift is smaller. Additionally, the Raman characterization is apt to be taken in the film thickness scope of 50-80 nm.