脉冲偏压对电弧离子镀Ti/TiN纳米多层薄膜显微硬度的影响

采用脉冲偏压电弧离子镀方法在高速钢基体上沉积Ti／TiN纳米多层薄膜,采用正交实验法设计脉冲偏压电参数,考察脉冲偏压对Ti／TiN纳米多层薄膜显微硬度的影响．结果表明,在所有偏压参数（脉冲偏压幅值、占空比和频率）和几何参数（调制周期和周期比）中,脉冲偏压幅值是影响显微硬度的最主要因素;当沉积工艺中脉冲偏压幅值为900V、占空比为50％及频率为30kHZ时,薄膜硬度可高达34．1GPa,此时多层膜调制周期为84nm,TiN和Ti单元层厚度分别为71和13nm;由于薄膜中的单层厚度较厚,纳米尺寸的强化效应并未充分体现于薄膜硬度的贡献中,硬度的提高主要与脉冲偏压工艺,尤其是脉冲偏压幅值对薄膜组织的改善有关．     

电弧离子镀法制备高硬度Cr-Si-C-N薄膜

采用电弧离子反应沉积技术在SCM415渗碳淬火钢基片上沉积了Cr-Si-C-N薄膜,三甲基硅烷(TMS)反应气体作为Si和C掺杂源,通过改变TMS流量实现了薄膜中si和C含量的调节.利用XPS,XRD,HRTEM和显微硬度计研究了Cr-Si-C-N薄膜的化学状态、显微组织和显微硬度.Cr-Si-C-N薄膜中的Si和C含量随TMS流量的增加而单调增加.在TMS流鼍小于:90 mL/min时,薄膜中Si和C含量较少,薄膜由Cr(C,N)纳米晶与Si_3N_4非品(nc-Cr(C,N)/a-Si_3N_4)组成,薄膜硬度随流量的增加而单调增大,最大至4500 HK.硬度的增加源于固溶强化及薄膜中纳米晶/非晶复合结构的形成;当TMS流量大于90 mL/min时,薄膜中Si和C含量较多,多余的C以游离态形式存在,且随TMS流量的增加而增多,薄膜硬度下降.     

电弧离子镀制备TiBN纳米复合涂层

目的在纯N_2气氛环境下,低温制备TiBN纳米复合涂层,为TiBN涂层工业化生产积累科学数据。方法采用离子源增强阴极电弧离子镀系统,在硬质合金衬底上制备TiBN纳米复合涂层,系统研究了N_2气压对TiBN涂层晶体结构、表面形貌、硬度和耐磨性能的影响。结果 N_2气压对TiBN纳米复合涂层的晶体结构、表面形貌、硬度及摩擦系数的影响明显。随着N_2气压的升高,TiBN涂层中的TiN晶相逐渐增多,TiB_2晶相逐渐减少,为TiN晶粒和TiB_2晶粒镶嵌于非晶BN基体的复合结构。在0.5 Pa气压下,涂层硬度达3150HV。对于对磨材料硬质合金而言,TiBN涂层的摩擦系数为0.4左右。结论离子源增强电弧离子镀技术可以用于TiBN涂层的制备,制备出的TiBN涂层为纳米晶镶嵌于非晶的纳米复合涂层,涂层的显微硬度较高。在TiBN纳米复合涂层的工业化生产中,沉积N_2气压不宜偏高。     

离子束辅助轰击对电弧离子镀沉积TiAlN膜层的影响

采用俄罗斯UVN 0.5D2I离子束辅助电弧离子镀沉积设备,在高速钢W18Cr4V基材上沉积TiAlN膜层;利用N离子束对膜层沉积之前的预处理和膜层沉积时的辅助轰击,并用SEM、X射线衍射和力学测试等手段研究了N离子束轰击对膜层表面形貌、相结构、显微硬度影响.结果表明:N离子束的预处理在基材表面形成了一定厚度N的过渡层;N离子束对膜层的辅助轰击,明显地降低了膜层表面"大颗粒"的密度,改善了膜层的表面形貌;同时,形成了由过渡层成分与膜层成分动态混合的扩散层;无N离子轰击时,TiAlN膜层是由(TiAl)N相和Ti2AlN相组成;轰击能量为7.5 keV时,TiAlN膜层也是由(TiAl)N相和Ti2AlN相组成,但(TiAl)N(111)取向减弱,而(200)和(220)取向均增强;Ti2AlN(211)及(301)取向均减弱.N离子束辅助轰击,使膜层的显微硬度由原来的21 GPa提高到25.3 GPa.     

离子束辅助轰击对电弧离子镀沉积TiAIN膜层的影响

采用俄罗斯UVN0．5D2I离子束辅助电弧离子镀沉积设备,在高速钢W18C14V基材上沉积TiAlN膜层;利用N离子束对膜层沉积之前的预处理和膜层沉积时的辅助轰击,并用SEM、X射线衍射和力学测试等手段研究了N离子束轰击对膜层表面形貌、相结构、显微硬度影响．结果表明：N离子束的预处理在基材表面形成了一定厚度N的过渡层;N离子束对膜层的辅助轰击,明显地降低了膜层表面“大颗粒”的密度,改善了膜层的表面形貌;同时,形成了由过渡层成分与膜层成分动态混合的扩散层;无N离子轰击时,TiMN膜层是由（TiM）N相和Ti：A1N相组成;轰击能量为7．5keV时,TiMN膜层也是由（TiAl）N相和Ti：MN相组成,但（TiM）N（111）取向减弱,而（200）和（220）取向均增强;Ti,A1N（211）及（301）取向均减弱．N离子束辅助轰击,使膜层的显微硬度由原来的21GPa提高到25．3GPa．     

电弧离子镀沉积TiAlN膜层的微观特性

采用高纯铝、钛双靶源在TC11基材上沉积制备了TiAlN膜层,并分析研究了膜层微观特性.结果表明:沉积的TiAlN膜层厚2～3 μm,膜层结构致密;可明显地观察到膜基界面处Ti、Al和N三种元素呈梯度分布,存在元素扩散,使膜层与基体间形成冶金结合;膜层沉积过程中钛靶电流对相结构有明显的影响,而基体偏压对相结构无明显影响.     

钢领表面电弧离子镀TiAlCN薄膜

在低温(145℃)条件下,采用真空电弧离子镀技术在GCr15钢领表面制备TiAlCN薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)、附着力测试仪和显微硬度计分析测试薄膜形貌和性质。结果表明,负偏压较小,液滴尺寸大;负偏压过高,液滴脱落后留下很多凹坑,薄膜组织性能恶化。随着弧电流的增大,液滴发生细化。当弧电流为50A、负偏压为-100V和镀膜时间为50min时,薄膜的均匀性和致密性好,薄膜表面的液滴分布均匀且尺寸小,液滴最大尺寸小于2μm,膜层平均厚度为2.2μm,膜层中有Fe0.975Ti0.025(110)、Ti2N(112)和AlTi3(CN)0.6等多种物质的存在,改善了膜层的组织结构,薄膜的附着力达到最大值39.8N,薄膜的硬度达到最大值1 776HV0.01,显著提高了钢领的表面硬度。     

电弧离子镀(Ti,Nb)N硬质薄膜断裂韧性对摩擦学性能的影响

利用电弧离子镀方法，对独立的Ti靶和Nb靶的弧电流进行控制，在高速钢（HSS）基体上制备了不同成分配比的（Ti，Nb）N薄膜。采用压痕试验和滑动摩擦磨损对（Ti，Nb）N薄膜的断裂行为与摩擦学性能进行了研究。试验结果显示：在较小的载荷条件下（F=300N），膜层的显微硬度起主要作用；而在较高的载荷条件下（凡=60HDN），膜层的断裂性能起主要作用。梯度薄膜在较大的载荷条件下，具有良好的滑动摩擦性能。     

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．     

电弧离子镀氧化铬涂层的组织结构及硬度

采用电弧离子镀方法在不锈钢基体上沉积Cr2O3薄膜，研究了氧流量和脉冲偏压对薄膜相结构、沉积速率、表面形貌、薄膜硬度的影响。结果表明，氧流量和脉冲偏压对薄膜的相结构有较大的影响，在氧流量为130cm^3／s、脉冲偏压为-100V时，出现Cr2O3{001}面择优取向；氧流量增高，脉冲偏压增大时，薄膜的表面形貌得到改善；在脉冲偏压为-200V、氧流量为130cmf^3／s时，可获得符合Cr2O3化学计量比的薄膜，其硬度达到36GPa。     

AZ91C镁合金表面Ti-TiN复合镀层的阴极多弧离子镀法制备与表征

采用阴极多弧离子镀膜技术,在AZ91C镁合金基底上首次成功镀制了结合力强的以Ti为过渡层的TiN复合膜层,并利用高分辨扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、显微划痕测试等技术对复合膜层的形貌、组织结构及性能进行分析研究。结果表明,采用多弧离子镀膜工艺,能在经过恰当预处理的镁合金基底上制备出性能良好的TiN膜,膜层均匀、致密,膜基结合力达130 mN以上,复合硬度达500 HV左右(AZ91镁合金基底为125 HV)。此外中性盐雾强化实验表明,经该方法处理后的镁合金在ASTM-B117标准测试条件下,腐蚀速率明显降低,经过200 h后,表面无明显腐蚀现象。真空多弧离子镀膜技术有望在镁合金表面防护领域得到应用。     

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。     

离子源增强电弧离子镀活塞环表面CrN涂层的制备

为了寻求发动机核心部件活塞环上电镀硬铬的替代技术,采用自行设计的离子源增强阴极电弧离子镀系统,在W18Cr4V高速钢试块上制备了不同厚度的CrN涂层,用XRD、SEM分析涂层的晶体结构、表面形貌和厚度;利用显微硬度计和球盘式摩擦仪分析了涂层厚度对力学性能的影响。结果表明:随着厚度的增加,CrN涂层结晶结构没有明显变化,2.5μm厚CrN涂层硬度达1 900 HV0.05,最低摩擦因数0.6,最低磨损速率2.664×10~(-6) mm~3/N·m。对CrN涂层和电镀硬铬ASL817钢质活塞环进行珩磨测试,在珩磨2 400次之后,CrN涂层钢质活塞环出现较大孔洞(50μm),但没有涂层脱落,具有良好的附着力,工作间隙变化不大;电镀硬铬活塞环涂层磨损较CrN涂层严重,工作间隙开始变大;珩磨12 000次后电镀硬铬活塞环工作间隙达到允许最大值,CrN涂层活塞环依保持正常工作间隙,耐磨性更好。     

柱状弧源多弧离子镀膜机

文章介绍新型柱状阴极电弧源多弧离子镀膜机的结构特点和镀氮化钛涂层的效果。     

电弧离子镀基体沉积温度计算

较详细地考察了电弧离子镀时影响基体沉积温度的因素及影响程度,应用能量平衡原理建立了计算基体沉积温度的数学模型。采用该计算模型分析了基体材质、形状与电弧离子镀膜工艺参数改变时基体温度的变化,经实验验证,模型计算与实验数据基本吻合。     

基底偏压对电弧离子镀制备AlCrVN涂层微结构及力学性能的影响

目的 研究基底偏压对AlCrVN涂层微结构及力学性能的影响。方法 采用电弧离子镀技术,使用合金靶AlCrV,纯N₂作为引弧介质和氮源,在不同的基底偏压下制备AlCrVN涂层,对AlCrVN涂层的物相结构、微观形貌、硬度、摩擦因数及磨损率进行测试分析,作为对比制备了AlCrN涂层。结果 AlCrVN涂层为柱状晶结构,由面心立方CrN为基础的(CrV)N置换固溶体相和Cr₂N六方相2种晶相组成,随着基底偏压的增大,涂层衍射峰强度及位置变化不明显;涂层表面的大颗粒数量减少,凹坑增多;涂层硬度由50V时的22 GPa增大到150 V时的24.2 GPa,200 V时硬度值减小到22 GPa;摩擦因数由0.42增大到0.71;磨损率由6.4×10^-7 mm³/(N·m)逐渐增大到13.2×10^-7 mm³/(N·m)。结论 基底偏压对AlCrVN涂层性能影响较大,低偏压(50V)时,涂层的摩擦因数、磨损率最低,耐磨性能最好。含V元素的AlCrVN涂层的力学和摩擦学性...     

负偏压对电弧离子镀复合TiAlN 薄膜的影响

采用电弧离子镀技术,以W18Cr4V高速钢为基体,调整基体负偏压,制得多个复合TiAlN薄膜试样,研究了基体负偏压对薄膜微观组织形貌、物相组成、晶格位向、硬度、厚度和沉积速率的影响。结果表明,过高或过低的负偏压会使得膜层表面不平整,显微硬度下降。当负偏压为200 V时,膜层的沉积速率最大;负偏压为150 V时,有利于薄膜(111)晶面的择优取向生长,且TiAlN膜的硬度最高。     

多弧离子镀制备TiSiN涂层的结构及其摩擦学行为

为了研究Si含量对TiSiN涂层性能的影响,采用多弧离子镀技术在Ti6Al4V表面制备了不同Si含量(质量分数)的TiSiN涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)纳米压痕仪、摩擦磨损试验机表征其表面形貌、成分,力学性能及摩擦学性能。结果表明:随着靶材中Si含量的增加,涂层硬度从35GPa增加到42GPa。在TiSiN涂层中Si元素主要以Si3N4非晶态存在,形成了非晶Si3N4包裹TiN纳米晶结构。当靶材中Si含量为8%时,涂层在海水中的磨损率约为2.1×10-6 mm3/(N·m),此时涂层的摩擦性能最好。