离子束辅助沉积TiN薄膜在模拟口腔溶液中的耐蚀性

应用离子束辅助沉积技术(IBAD)在Fe-Cr-Mo合金基体上制备了TiN薄膜,在模拟口腔环境溶液中测定了其自腐蚀电位、腐蚀电流密度、极化电阻、极化曲线,并用未经表面镀膜的铁铬钼合金进行了对比。结果表明:经TiN薄膜处理的Fe-Cr-Mo软磁合金在口腔环境中的耐腐蚀性较未经表面镀膜处理的有明显提高;当氮气流量为1.5cm3/min,溅射时间为4 h,得到的膜厚为2μm,此时TiN膜在口腔溶液中的耐腐蚀性能最好。     

阴极弧径向不同位置膜层性能分布规律

利用阴极弧沉积的方法在201不锈钢基体上制备了TiN薄膜,研究了阴极弧径向不同位置大颗粒、膜厚以及膜层性能的分布规律.分别采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了膜层的相结构、膜层的表面形貌和截面形貌.研究了镀膜试样和基体在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为,并利用电化学方法分析其抗腐蚀性能,并采用球-盘式摩擦磨损、划痕测试以及微小压痕等方法测试了径向不同位置沉积的TiN薄膜摩擦磨损性能、膜基结合力以及硬度.结果表明,靠近靶材中心的位置,膜层的硬度、厚度最大,电化学腐蚀电位最高,在径向夹角20°处的膜层厚度、硬度最小.在靠近出气位置侧沉积的TiN薄膜大颗粒数目较多,造成表面缺陷增加,TiN薄膜的抗腐蚀性能下降.靠近弧源中心位置沉积的膜层摩擦磨损系数较大,两侧处的膜层摩擦系数较小,膜基结合力与表面形貌和膜层厚度有很大关系.     

口腔修复材料离子镀表面改性的研究

利用多弧离子镀膜技术在口腔修复材料——钛合金(Ti6Al4V)表面制备TiN薄膜。分析表面镀膜组织结构,探讨钛合金基材及表面镀层的抗细菌粘附性能。结果表明,钛合金TiN膜层具有明显的(111)晶面择优取向;与处理前相比,TiN膜层可以显著减少变形链球菌在改性钛合金表面的粘附。     

NiTi合金基TiN薄膜的血液相容性和耐腐蚀性研究

采用电弧离子镀法在NiTi形状记忆合金表面制备了TiN薄膜，利用X射线衍射、扫描电子显微镜和原子力显微镜研究了TiN薄膜的相组成及表面特性；在生物体外，研究比较了镀膜和未镀膜的NiTi合金的血液相容性和耐腐蚀性。结果表明：TiN薄膜提高了NiTi合金的血液相容性，并使Ni离子的释放率约降低了1个数量级，有效地提高了NiTi合金的耐腐蚀性。薄膜越厚性能提高的效果越显著。     

离子氮化的32Cr2MoV钢离子镀膜优化工艺及组织

以获得较高结合力为依据,通过对离子氮化的32Cr2MoV钢进行多弧离子镀TiN的正交试验,确定出在该工艺条件下沉积TiN膜的最佳工艺参数。对优化工艺参数下离子氮化和离子镀复合镀膜处理的表层组织进行观察,结果表明:表层形成了TiN和离子氮化层的复合组织,TiN膜层厚度均匀致密,具有较高的结合力和表面硬度。     

ZL109铝合金表面多弧离子镀TiN薄膜的制备及性能

利用正交设计试验探讨了基体温度、偏压、溅射时间、沉积时间对ZL109表面沉积TiN涂层时,对薄膜显微硬度和膜/基结合力的影响.结果表明,在ZL109表面多弧离子镀制备TiN薄膜的最佳工艺为:基体温度260 ℃、偏压200 V、沉积时间30 min、溅射时间8 min、Ti靶电流80 A、炉内总压1 Pa(Ar和N_2流量比为1∶2).在此工艺下制备的TiN薄膜显微硬度达到1500 HV0.05,膜/基结合力达到36 N,膜厚约2～3 μm.     

用PCVD法在1Cr18Ni9不锈钢表面沉积AIN薄膜的研究

采用等离子体化学气相沉积(PCVD)技术，以AlCl3作铝源在1Cr18Ni9不锈钢表面沉积AlN薄膜，探讨了不同沉积时间和温度对薄膜硬度的影响，并对AlN薄膜的耐蚀性进行了研究。试验结果表明，经500～550℃沉积4h，可以在不锈钢表面得到组织致密的AlN薄膜，其显微硬度最高可达1750HV0．025，在HCl溶液中的耐蚀性超过未镀膜的1Cr18Ni9不锈钢。     

用PCVD法在1Cr18Ni9不锈钢表面沉积AlN薄膜的研究

采用等离子体化学气相沉积 (PCVD)技术 ,以AlCl3作铝源在 1Cr18Ni9不锈钢表面沉积AlN薄膜 ,探讨了不同沉积时间和温度对薄膜硬度的影响 ,并对AlN薄膜的耐蚀性进行了研究。试验结果表明 ,经 5 0 0～ 5 5 0℃沉积4h ,可以在不锈钢表面得到组织致密的AlN薄膜 ,其显微硬度最高可达 175 0HV0 0 2 5 ,在HCl溶液中的耐蚀性超过未镀膜的 1Cr18Ni9不锈钢     

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。     

不锈钢根管锉镀覆TiN、ZrN膜的沉积工艺与性能研究

目的通过在不锈钢根管锉表面镀覆Ti N、Zr N薄膜,以提高其切削性能。方法采用磁控溅射技术,调整沉积时间、基片偏压、占空比等工艺参数在不锈钢根管锉上分别沉积Ti N、Zr N薄膜。对Ti N、Zr N膜层进行SEM断面分析、XRD相组成分析、表面硬度测试、膜层附着力测试,考查了Ti N、Zr N薄膜的厚度、相组成、硬度以及附着力。通过对镀膜后的根管锉进行电化学腐蚀试验、模拟临床切削试验,分析了镀膜后根管锉的耐蚀性和切削性能。结果随着工艺参数的变化,Ti N、ZrN薄膜的厚度、相结构以及硬度均显示了规律性的变化。镀覆Ti N、Zr N薄膜的不锈钢根管锉的自腐蚀电流密度相对于未镀膜的根管锉均明显降低。确定了Ti N膜层和Zr N膜层的优化沉积工艺分别为沉积时间1 h、负偏压100 V、占空比60%和沉积时间1h、负偏压150V、占空比60%。优化工艺下镀膜的不锈钢根管锉的切削数量和切削效率显著提高。结论和未镀膜不锈钢根管锉相比,镀覆Ti N、ZrN薄膜的不锈钢根管锉的表面硬度、耐蚀性能均有显著提高。最优工艺下制备的镀覆Ti N、Zr N薄膜的不锈钢根管锉兼具切削数量、切削效率以及切削稳定性等方面的综合优势,和未镀膜不锈钢根管锉相比,切削效率提高60%～75%,切削树脂模拟根管数量达到1.7～2倍,实现了切削性能的显著提升。     

NiTi合金表面类金刚石膜的表面特征和腐蚀行为

采用等离子浸没离子注入和沉积（PIIID）法以C2H2为等离子源对NiTi合金进行表面改性。利用Raman光谱分析膜层结构。采用原子力显微镜和纳米压痕分析涂层前后NiTi的表面形貌和力学性能。利用电化学测试、扫描电镜和原子吸收光谱测试涂层前后基体的耐腐蚀性和Ni离子析出。结果表明：NiTi合金表面的膜层是类金刚石（DLC）；经过PIIID处理后，基体表面的粗糙度降低；纳米硬度得到提高；耐腐蚀性能获得明显改善；Ni离子析出得到有效的抑制。     

The dependence of hardness and corrosion protection power of ion- beam-assisted deposition TiN coatings on the ion beam impact angle

Hard coatings such as titanium nitride are often porous and therefore not necessarily very corrosion resistant. Possibilities for reducing the film porosity are densification and multilayer structures. These methods are studied in our laboratories at present.

Ion-beam-assisted deposition (IBAD) TiN films were deposited changing the angle between the substrate normal and the ion beam incidence direction.

The films were characterized by transmission electron microscopy, scanning electron microscopy and X-ray diffraction analyses, the hardness was determined by means of a dynamic Vickers hardness tester and the corrosion behaviour was evaluated using current-potential measurements in a multicycle voltammogram mode.

The results are strongly dependent on the changes in the crystal orientation induced by the ion flux under different angles. Careful optimization may lead to coatings with high hardness and excellent corrosion protection potential. These results are compared with Ti/TiN multilayers deposited by IBAD and magnetron sputtering and with a sputtered TiN single layer.     

TiN颗粒对镁合金微弧氧化过程及膜层性能的影响

目的分析Ti N颗粒在镁合金微弧氧化过程中的作用,并研究其在膜层中对镁合金硬度、耐磨和耐蚀等性能的影响。方法通过在微弧氧化电解液中添加2.7μm Ti N颗粒,并使其充分分散于电解液中,使电解液中Ti N颗粒的质量浓度分别为0、2、4、6 g/L,并控制其他实验参数(如电流密度、频率、占空比和氧化时间)一样的情况下进行实验,通过电子显微镜、涂层厚度测厚仪、显微维氏硬度计、X射线衍射和电化学工作站,分别从膜层的表面形貌、厚度、硬度、相组成及耐蚀性等方面,研究了Ti N颗粒对镁合金微弧氧化膜层性能的影响。结果在微弧氧化电解液中添加Ti N颗粒后,相同电化学参数下制得的微弧氧化膜层变得致密,厚度、硬度有所增加,氧化膜层主要由Mg、MgO、Mg2Zr5O12、Ti N组成。极化曲线显示,加入Ti N颗粒,制备的微弧氧化膜层比未加入Ti N颗粒制得的膜层的腐蚀电流下降了2个数量级。阻抗图谱表明,电阻值增加了1个数量级。结论 Ti N颗粒能够随镁合金的微弧氧化过程进入制得的氧化膜层中,并且能够增加膜层厚度和硬度,使膜层的耐磨、耐蚀性得到提高。     

IBAD技术制备薄膜改性碳钢的耐蚀性研究

利用IBAD技术在核材料模拟基体(A3钢)上制备ZrN和ZrC薄膜,为作对比又用射频溅射法制备Teflon薄膜.对不同条件下获得的镀膜试样进行耐腐蚀性能测试.结果表明:各种膜层的耐腐蚀性能都较好;对同种材料其膜层的耐腐蚀性能随厚度的增加而增强;ZrC膜层的耐腐蚀性能远好于ZrN和Teflon膜层.     

多弧离子镀负偏压对氮化钛薄膜的影响

目的确定适当的负偏压,提高多弧离子镀氮化钛薄膜的综合性能。方法采用不同的负偏压,在4Cr13不锈钢表面制备Ti N薄膜,探讨偏压对薄膜表面质量、结构、硬度、结合力和摩擦系数的影响。结果负偏压对薄膜表面质量的影响较大:负偏压为0 V时,Ti N薄膜表面凹凸不平,液滴较多;随着负偏压升高,薄膜表面变得光滑,液滴减少并变小,薄膜致密性也得到提高。在不同负偏压下,Ti N薄膜均呈现出在(111)晶面的择优取向,但随着负偏压的增大,这种择优取向逐渐减弱,当负偏压达到400 V时,薄膜在(220)晶面的峰值逐渐增强。随着负偏压从0增至400 V,薄膜的硬度、结合力和耐磨性均先提高,后降低。当负偏压为300 V时,薄膜的硬度和结合力达到最大,分别为2650HV和58 N;摩擦系数和磨损量最小,分别为0.48和0.1065 mm3。结论施加适当的负偏压可以提高薄膜的硬度、结合力、耐磨性等性能,当负偏压为300 V时,薄膜的各项性能达到最佳。     

Microstructures and properties of aluminum film and its effect on corrosion resistance of AZ31B substrate

Aluminum films with thickness of 8.78-20.82μm were deposited on the AZ31B magnesium alloys by DC magnetron sputtering.The influences of aluminum film on the micro-mechanical properties and corrosion behavior of the magnesium alloys were investigated.The morphology of aluminum film was examined by scanning electron microscopy and the microstructure of aluminum film was analyzed by X-ray diffiactometry.Nanoindentation and nanoscratch tests were conducted to investigate their micromechanical properties.More...     

负偏压对多弧离子镀TiN薄膜的影响

采用不同偏压,在201不锈钢表面进行多弧离子镀TiN薄膜,研究了偏压对薄膜表面形貌、硬度、相结构及耐蚀性的影响.研究表明:薄膜表面存在着许多液滴颗粒,随着偏压的增加,液滴减少,但过大的偏压会使表面出现凹坑;薄膜的显微硬度随偏压的升高先增大后减小,偏压为-200 V时的本征硬度为2 195HV;在3.5％的NaCl溶液中...     

基片偏压改变对镁合金 Ti / TiN 膜质量的影响

目的探讨基片偏压对镁合金Ti/TiN膜层质量的影响。方法利用多弧离子镀技术,在不同偏压条件下,对镁合金先镀Ti再镀TiN,通过SEM观察膜层形貌,通过划痕测定膜基结合性能,通过电化学工作站对比AZ31镁合金与不同偏压镀膜试样的耐蚀性。结果偏压为200V时,TiN膜层致密均匀且成膜速度快,膜层耐蚀性最好;偏压为200V时,基体结合最好且膜层较厚,有较好的耐蚀性。结论镀Ti膜时的偏压对随后镀TiN的质量有着显著的影响,以200V偏压的工艺镀TiN膜层质量最好,膜层致密,成膜速度快,耐蚀性优良。     

Composition and processing effects on the electrochemical characteristics of biomedical titanium alloys

The electrochemical behaviour of the Ti–13Nb–13Zr and Ti–6Al–4V ELI alloys with martensitic microstructures was investigated by polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in Ringer’s solution. The impedance spectra were interpreted by a two time-constants equivalent circuit. Both investigated alloys showed high corrosion resistance, but the thin and uniform passive film on the Ti–6Al–4V ELI alloy surface was more protective. The inner barrier and outer porous layer were highly resistant and capacitive. However, thicker and more porous passive film on the Ti–13Nb–13Zr alloy surface may be beneficial for osteointegration. The suitable thermomechanical processing improved the corrosion resistance of Ti–13Nb–13Zr alloy.