电弧离子镀硬质梯度薄膜技术

电弧离子镀设备若具有必要的功能条件 ,就可用纯金属分离靶弧流控制技术来制取多元硬质梯度薄膜 ,本工作明确合成梯度薄膜的工艺原则 ,并以TiAl多层合金梯度薄膜和 (Ti,M)N(M为Zr ,Nb等元素 )硬质梯度薄膜为例 ,进一步展开说明该技术的工艺过程 ,对实际效果给予评定。结果表明 ,用电弧离子镀技术制备多元硬质梯度薄膜 ,具有操作简便、沉积速度快、成分调节范围宽等优点 ,为多元复合硬质薄膜的合金强化机制与结构优化研究 ,提供了关键的技术条件     

电弧离子镀硬质梯度薄膜技术

电弧离子镀设备若具有必要的功能条件，就可用纯金属分离靶弧流控制技术来制取多元硬质梯度薄膜，本工作明确合成梯度薄膜的工艺原则，并以TiAl多层合金梯度薄膜和（Ti,M)N(M为Zr,Nb等元素）硬质梯度薄膜为例，进一步开说明该技术的工艺过程，对实际效果给予评定。结果表明，用电弧离子镀技术制备多元硬质梯度薄膜，具有操作简便、没积速度快、成分调节范围宽等优点，为多元复合硬质薄膜的合金强化机制与结构优化研究，提供了关键的技术条件。     

柱弧离子镀和非平衡磁控溅射镀制备Ti-N-C黑色硬质膜

采用柱弧离子镀和中频孪生靶非平衡磁控溅射镀膜技术制备了Ti-N-C多层复合黑色硬质膜.采用轮廊仪扫描电子显微镜(SEM)、分光光度计、显微硬度计等手段研究了所得膜层的各项性能.结果表明,两种工艺都可以获得颜色较深的黑色硬质膜,柱弧离子镀制备黑色硬质膜的效率高、力学性能更好;中频孪生靶非平衡磁控溅射制备的黑色硬质膜表面光滑、颜色更深.     

脉冲偏压对电弧离子镀TiNbN硬质薄膜相结构的影响

用电弧离子镀设备,在其他工艺参数相同的条件下,通过仅改变脉冲偏压幅值的方法分别沉积TiNbN硬质薄膜,考察脉冲偏压对薄膜相结构的影响.结果表明,TiNbN硬质薄膜的相结构随脉冲偏压幅值的变化而变化:当幅值为-300 V时,得到TiN类型的(TiNb)N的固溶体;-600 V时,得到TiN和δ-NbN的混合相结构;而在-900 V时,则得到TiN和δ-NbN以及β-Nb2N三相混合结构.分析表明,脉冲偏压能够改变薄膜相结构,这与不同偏压提供的离子沉积能量,能够分别满足各个化合物生成自由能的热力学条件有关.     

电弧离子镀Cr1-xAlxN硬质薄膜的成分、结构与性能

采用电弧离子镀的分离靶弧流调控技术在硬质合金基体上制备了4组不同Al含量的Cr_1-xAl_xN硬质薄膜, 采用SEM、XPS、GIXRD、Nanoindenter及划痕仪分别表征了薄膜的形貌、成分、相结构和力学性能。结果表明: 4组薄膜厚度分别为1.28、1.42、1.64和1.79 μm; 成分x随着Al靶的弧流相对增大而增大, 分别为x=0.41、0.53、0.64和0.73; 相结构与成分密切相关, 当x=0.41时, 薄膜呈单一的c-(Cr,Al)N相, 而当x≥0.53时, 则由c-(Cr,Al)N相和hcp-AlN相混相构成; 随着Al含量增加, 晶粒尺寸先减小后增大, 在x=0.64时达到最小值8.9 nm; 相应地硬度则先增大后减小, 在x=0.64时达到峰值35.3 GPa; 4组Cr_1-xAl_xN薄膜的膜基结合良好, 结合力均在60 N以上。综合测试结果发现, 当x=0.53时, Cr_1-xAl_xN薄膜的韧性最佳, 弹性恢复系数最高为57.4%, 同时兼具较高的硬度34.7 GPa, 此时薄膜具有最佳的综合性能。     

硬质膜的研制现况与展望

硬质膜是在特殊应用环境下必须具有一定电阻率的薄膜的统称。其中不仅包括耐摩擦膜,而且包括高倍物镜中的光学膜、辐射环境下使用的电学膜。介绍了薄膜结构与性能的关系,探讨了各种使用环境对薄膜性能的影响。所涉及到的薄膜沉积工艺有:离子束沉积、离子束溅射沉积、双束溅射、离子轰击蒸发、活性反应沉积、反应溅射、反应离子镀膜、等离子体辅助化学气相沉积、电子回旋共振辅助等离子体增强化学气相沉积等镀膜工艺。     

柱弧离子镀制备Ti/TiN/Ti(N,C)/TiC黑色硬质膜

利用自制的柱弧离子镀膜机，在不同硬度基体上制备了Ti／TiN／Ti（N，C）／TiC多层复合膜。膜呈深黑色，反射率小于14％，亮度值L^＊小于43，沉积速率约为0．78μm/h，表面分布较多液滴缺陷。膜的力学性能测试受基体硬度和膜层厚度影响较大，基体越硬、膜层越厚，膜的硬度以及与基体的结合力测试结果越大。YW2硬质合金基体上制备0．82μm的黑色硬质膜显微硬度Hv（25g）=3229，结合力为26．70N。该设备和工艺已成功应用于工业生产。     

电弧离子镀CrAlN-DLC硬质复合薄膜的成分、结构与性能

为了改善CrAlN薄膜的摩擦性能, 本研究在增强磁过滤脉冲偏压电弧离子镀设备上, 用分离靶弧流调控技术在硬质合金基体上分别制备了不同成分的CrAlN-DLC硬质复合薄膜, 并采用不同手段表征了薄膜的表面形貌、成分、相结构以及力学和摩擦性能。结果表明, 不同成分薄膜表面均平整致密, 膜厚均在1.05 μm左右。随着靶弧流比I_C/I_CrAl的升高, 薄膜中碳的原子分数由33.1%升至74.6%。薄膜的相结构主要由晶体相和非晶相复合组成, 其晶体相主要为c-(Cr,Al)N相, 且随着碳含量增大晶体相减少、晶粒尺寸减小, 其非晶相主要为DLC, 其中sp²/sp³的比值随碳含量增大而减小。相应地, 薄膜的硬度随着碳含量增大而提高, 当碳的原子分数为74.6%时, 达到最大值(26.2±1.4) GPa, 且该成分点处薄膜摩擦系数也降至最小值0.107, 磨损率仅为3.3×10^-9 mm³/Nm。综合而言, 当非晶DLC相最多时, CrAlN-DLC复合薄膜的综合性能达到最佳, 较之CrAlN薄膜, 摩擦性能显著提高。     

多弧离子镀(TiZr)N硬质膜的热震失效过程

(TiZr)N膜层的热震性能对于(TiZr)N膜在刀具上的应用至关重要,目前此类研究还非常有限。采用多弧离子镀技术制备不同Ti/Zr原子比的3种(TiZr)N硬质反应膜,在600℃下采用水冷和空冷2种方式进行热震循环试验,考察了(TiZr)N硬质反应膜的成分、表面形貌和热震失效过程,讨论了表面形貌特别是表面液滴、膜层成分以及热震循环方式对(TiZr)N硬质反应膜热震性能的影响。结果表明:(TiZr)N膜层热震失效过程具有裂纹形成、裂纹扩展、形变区域形成并最终导致膜层脱落的特性;膜层中Zr含量增加,(TiZr)N膜层热震失效加剧;与空冷热震循环相比,水冷循环明显加剧了(TiZr)N膜层失效。     

多弧离子镀制备硬质梯度薄膜技术

介绍了多弧离子镀在金属陶瓷表面沉积硬质梯度薄膜的技术,用X射线衍射法对表面形成的薄膜进行了物相分析,并对材料的金相显微组织、显微硬度、抗弯强度以及膜与基体的结合力进行了测试和分析.结果表明:多弧离子镀处理能在金属陶瓷表面形成硬质梯度薄膜,膜与基体的结合力良好,表面硬度大大提高,而材料的抗弯强度却没有发生变化.     

电弧离子镀AlYSi涂层抗高温氧化性能研究

采用电弧离子镀技术在K465镍基高温合金基材上制备了AlYSi沉积-扩散型涂层,研究了K465合金和AlYSi涂层在1100℃下的高温氧化行为.利用SEM,EDX,XRD对氧化后的涂层表面和截面进行分析,结果表明:AlYSi涂层主要由β-NiAl相组成,氧化过程中涂层表面形成了Al2O3保护膜,显著提高了合金的抗高温氧...     

电弧离子镀沉积TiC_x薄膜的结构和性能研究

采用脉冲偏压电弧离子镀沉积系统,在W6Mo5Cr4V2高速钢基体上制备出不同成分的TiCx薄膜。通过扫描电镜、X射线衍射、X射线光电子谱及拉曼光谱对薄膜的表面形貌和微观结构进行分析;采用纳米压痕和摩擦磨损试验来表征薄膜的力学性能。结果表明:所制备的薄膜为富碳TiCx薄膜,富碳成分均以非晶碳形式存在。随着非晶碳组分的增加,薄膜硬度和弹性模量逐渐降低,获得的最高值分别为36GPa和381GPa,同时薄膜的摩擦系数在0.2~0.3之间。     

对LY12铝合金离子镀氮化钛涂层的增强结合力的研究

在LYl2铝合金上,用离子镀设备进行了增强氮化钛涂层结合力的研究。通过镀前表面处理工艺技术及镀膜过程中控制烘烤温度、加镀过渡层、延长沉积时间等主要工艺技术,最终得到了令人满意的、涂层结合力增强的氮化钛涂层。     

Co-based Amorphous/Nanocrystalline Composite Coatings Deposited by Arc Ion Plating

Cobalt-based amorphous/nanocrystalline composite coatings have been grown by arc ion plating together with a specimen cooling system.With decreasing substrate temperature,the coatings undergo significant structure evolution.The degree of crystallization first decreases and subsequently increases as confirmed by X-ray diffraction.The cluster size first decreases and then remains constant as confirmed by transmission electron microscopy.The effect of substrate temperature on the evolution of the structure has been studied as a result of a competition between nucleation thermodynamics and kinetics of crystalline growth.With decreasing the substrate temperature,the microhardness and the critical load of the composite coatings firstly increased,and then remained almost constant.And the saturation magnetization revealed the opposite trend over the same range.The essence of these phenomena was ascribed to the microstructural variations caused by the decrease of the substrate temperature.     

多弧离子镀弧源靶工作条件对氮化钛薄膜中钛液滴的影响

本文研究了阴极靶弧电流大小、阴极靶表面热弧斑运动轨迹的电磁场控制、以及阴极靶脉冲弧沉积对多弧离子镀TiN薄膜中Ti液滴的影响。通过优化镀膜参数,可以有效地减少Ti液滴的数量和尺寸,提高TiN薄膜／工件基体之间的结合力。     

真空电弧镀沉积NiCrAlY涂层工艺

研究了真空电弧镀沉积ＮｉＣｒＡｌＹ涂怪工艺,对涂层成分的离析现象进行了分析,并且探讨了沉积工艺参数对涂层微观组织结构的影响,最后讨论了真空热处理对涂层与基体之间互扩散的影响     

稀土Ce对电弧离子镀涂层颗粒和致密性的改善作用

电弧离子镀涂层的颗粒和致密度直接影响涂层的力学性能和表面质量.通过在阴极靶中引入约0.5%的稀土Ce,制得了TiN、Ti(Ce)N、(Ti,Cr)N、(Ti,Cr,Ce)N和CrN电弧离子镀层.SEM分析及研究表明:电弧离子镀涂层颗粒的形态除鹅卵状外,圆球形也很常见,炉灰夹杂也是一种涂层颗粒,它对涂层质量的影响更甚于液滴;在阴极靶和涂层中引入稀土Ce可显著减少液滴颗粒,提高涂层致密性.最后,还探讨了稀土元素改善离子镀涂层表面颗粒状况和提高涂层致密度的机理.     

多弧离子镀（Ti,W）xN合涂层组织与性能

采用Ti/W复合靶用多弧离子镀技术沉积了（Ti,W)xN合金涂层,并对该涂层的组织与性能进行了研究。结果表明,涂层组织致密,孔隙率极低,主要结构为（Ti,W)2n,并具有较高的显微硬度和抗氧化性。在沉积过程中存在着多元合金涂层与复合靶的成分离析现象,这与靶材的结构有关。     

电弧离子镀TiN涂层陶瓷刀片的力学性能和界面结构

采用电弧离子镀技术在氧化铝基陶瓷刀片表面沉积了ＴｉＮ涂层．结果表明：ＴｉＮ涂层陶瓷刀片的抗弯强度和Ｗｅｉｂｕｌｌ模数有较大的提高．扫描电子显微镜、Ｘ射线衍射、二次离子质谱分析表明：涂层表面平整光滑,为立方ＮａＣｌ结构,并且呈现出明显的（２２０）择优取向．涂层与基体结合紧密,两者存在着明显的元素扩散．