沉积时间和靶电流比例对磁控溅射TiAlN涂层耐磨性的影响研究

采用磁控溅射工艺在WC-8Co硬质合金基体表面制备了一层厚度分别为2.5μm、3μm和3.5μm的TiAlN涂层,并制备了不同Ti、Al比例的TiAlN涂层,利用摩擦磨损机考察了涂层的承载能力和摩擦学性能,通过扫描电子显微镜观察了磨损试件的表面形貌,通过摩擦系数和显微组织的演变来评价不同成分和不同厚度TiAlN涂层的摩擦学性能。结果表明,随着涂层厚度的增加,涂层的摩擦系数降低,涂层更不易被磨穿,表明在一定范围内增加涂层厚度有利于提高涂层的耐磨损性能;涂层的成分发生改变时,由于Ti、Al元素的共同作用,呈现不同的摩擦性能,当TiAl比例为50：50时,涂层的耐磨性最好。     

碳靶电流对磁控溅射Cp/AlSn复合镀层显微结构的影响（英文）

采用非平衡磁控溅射离子镀技术,当碳靶电流在0.2~.0.8 A范围,在Al Zn4.5Mg轴承合金和单晶硅Si(100)表面制备Cp/Al Sn复合镀层。通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)以及X射线光电子能谱(XPS)分别对复合镀层的相组成,微观形貌及化学态进行表征。结果表明:复合镀层为等轴晶结构;其相组成主要为均匀分布的铝、锡和碳3种相;X射线光电子能谱分析表明,在Cp/Al Sn复合镀层中,铝和锡2种元素主要以单质形态存在,碳元素以sp2和sp3 2种杂化形式存在,其中以sp2杂化为主。     

频率和脉冲时间对大功率脉冲磁控溅射氮化钛沉积速率和形貌的影响（英文）

采用大功率脉冲磁控溅射(HiPIMS),在不同频率(162～637Hz)和脉冲时间(60～322μs)条件下,将氮化钛薄膜沉积在硅基体上。采用响应面法研究频率和脉冲时间对电流波形、晶体取向、显微组织的协同影响,特别是对恒定时间、平均功率为250W条件下氮化钛沉积速率的影响。分别用XRD和FESEM对沉积薄膜的晶体结构和形貌进行分析。结果表明,样品的沉积速率与脉冲时间和脉冲频率有很大的关系,沉积速率在4.5～14.5 nm/min之间变化。回归方程和方差分析显示,当频率为537 Hz、脉冲时间为212μs时,沉积速率最大为(17±0.8) nm/min,实验测量所得此条件下的沉积速率为16.7 nm/min,与预测值吻合较好。     

调制脉冲磁控溅射峰值靶功率密度对纯Ti镀层沉积行为的影响（英文）

调制脉冲磁控溅射可通过改变强、弱离化阶段的脉冲强度和占空比等电场参量,大幅调控镀料粒子的离化率、沉积能量和数量,实现对沉积镀层形核与生长过程的精确把控。在非平衡闭合磁场条件下,采用调制脉冲磁控溅射技术,通过对其强离化脉冲阶段的脉冲宽度和靶功率进行调控获得持续增大的峰值靶功率密度,并在此条件下制备多组纯Ti镀层,对其微观形貌和力学性能进行了检测分析。结果表明,当强离化脉冲阶段的峰值靶功率密度由0.15 k W·cm-2持续增大至0.86 k W·cm~(-2)时,所制备的纯Ti镀层具有11 nm的平均晶粒尺寸,且较其他峰值靶功率密度条件下的制备镀层具有更为致密的组织结构、平整的表面质量(表面粗糙度Ra为11 nm)和良好的力学性能。     

偏压对TiAlN涂层微观结构、力学和摩擦学性能的影响（英文）

采用磁过滤真空阴极弧在ZL109合金表面沉积由TiAl和TiAlN组成的TiAlN多层涂层,并系统研究偏压对涂层微观结构和性能的影响。结果表明,涂层具有以TiAlN相为主的多相结构。随着偏压的增大,由于原子迁移率和晶格畸变的增加,TiAlN择优取向由(200)晶面向(111)晶面转变。同时,涂层的硬度、弹性模量和附着力表现出相同的变化趋势,即先增大后减小。当偏压为75 V时,TiAlN涂层具有最高的硬度(～30.3 GPa)、弹性模量(～229.1 GPa)、附着力(HF 2)和最低的磨损率(～4.44×10^-5 mm³/(N·m))。与未涂覆ZL109合金相比,TiAlN涂层合金表面的力学和摩擦学性能得到有效提高。     

射频磁控溅射沉积TiAlN薄膜的电阻率温度系数(英文)

TiAlN薄膜是一种有可能作为喷墨打印头中传统的TaN或TaAl发热电阻的替代品。采用TiN和AlN作靶材,在400°C下用射频磁控溅射共沉积方法在Si(100)基底上制备TiAlN薄膜,研究了磁控溅射沉积时等离子体功率密度对TiAlN薄膜电阻率温度系数和抗氧化性能的影响。结果表明,TiAlN薄膜的结晶度、晶粒尺寸和表面粗糙度随着等离子体功率密度的增加而增大,从而导致大晶粒和小晶界。X射线光电子能谱分析得到的Ti、Al和N的键合能表明,TiAlN中氮素化学计量学亏缺使TiAlN薄膜的电阻更大。在最高等离子体功率密度下制备的TiAlN薄膜具有最高的抗氧化性能和最低的电阻率温度系数(765.43×106K1)。     

PMMA表面高功率脉冲磁控溅射制备ITO涂层（英文）

采用高功率脉冲磁控溅射技术在PMMA基体上制备了ITO涂层。利用XRD、SEM对涂层进行了相结构的分析,并进行了划痕实验、光电性能测试。结果表明:偏压、氢氩流量比等工艺参数对涂层的相结构、膜基结合力、光电性能均有影响。增大偏压,膜基结合力将增强,偏压达到240 V时,膜基结合力最好(56.5 N)。偏压由0 V增加到160 V的过程中,涂层晶粒增大,透射率变高(由82.24%增至89.82%),电阻率变低(由0.006571减至0.000543?·cm)。当氢氩流量比由0增至0.05,透射率变低(由89.82%减至56.12%)。氢氩流量比由0增至0.03,电阻率变低(由0.000 543减至0.000 212?·cm);氢氩流量比由0.03增至0.05,电阻率变高由0.000 212增至0.000 373?·cm)。     

靶电流对TiAlN/TiN复合膜组织及硬度的影响

采用多弧离子镀技术在40Cr基体上制备TiAlN/TiN复合膜层,通过金相显微镜、扫描电镜和显微硬度仪研究靶电流对膜层表面形貌、沉积率及硬度的影响。结果表明:靶材电流对膜层组织和硬度有显著影响,电流越高膜层表面越不平整,显微硬度随靶材电流的升高先上升后降低。靶电流越高,膜层中Ti、Al原子的含量就越高。     

物理气相沉积（PVD）TiN，TiCN和TiAlN涂层硬质合金刀具的车削性能

在WC-6wt％Co硬质合金刀片上沉积离子镀PVDTiN、TiCN涂层和高离子化溅射PVD TiAlN涂层。描述了涂层和基体的显微特征和力学性能。在以高低切削速度车测铬镍铁合金Inconel 718、中碳钢SAE 1045和球磨铸铁中对涂层刀具进行了测试。TiAIN涂层刀具显示出最好的金属切削性能，其次是TiCN和TiN涂层刀具。TiAIN涂层刀具优良性能在较高速度下更加突出．它与冷层较高的耐磨性和抗月牙洼磨损能力有关。这些特点是在TiAIN车削使用时刀尖通常遇到的温度下具有较高的红硬性和抗氧化性的结果。     

铝靶电流对磁控溅射AlSn20镀层耐蚀性的影响

采用非平衡磁控溅射镀膜设备通过改变铝靶电流在铝基轴承合金表面制备了AlSn20镀层.并对镀层的交流阻抗谱和塔菲尔曲线进行了电化学研究,定量分析了镀层的耐蚀性,并用失重法进行了进一步验证.利用SEM研究了镀层表面微观结构.结果表明,铝靶电流为1.5 A时,轴承合金磁控溅射AlSn20镀层使合金的电化学阻抗提高5～6个数量级,可将镀层的自腐蚀电位提高到-1.12 V,改善轴承合金的耐蚀性.铝靶电流是影响AlSn20镀层耐蚀性的一个重要因素,铝靶电流越小,其耐蚀性越好.     

电弧离子镀沉积NiCrAlY涂层的阻尼性能（英文）

采用电弧离子镀沉积NiCrAlY涂层,探讨NiCrAlY涂层作为阻尼涂层的可行性并研究涂层的阻尼测试方法和阻尼特性。采用X射线衍射和扫描电镜等手段分别对涂层的物相结构、表面形貌以及化学成分进行了测试表征。而涂层阻尼的测试则采用动态机械分析仪和正弦扫频的方法进行,实验结果表明NiCrAlY涂层能明显提高样品的阻尼性能。     

掺杂Ni、Al对YSZ电泳沉积涂层抗氧化和腐蚀性能的影响（英文）

使用电泳沉积和真空烧结技术在Inconel 600合金基体上沉积YSZ/(Ni,Al)涂层,研究在1100°C等温氧化过程中涂层的组成、表面裂纹的自愈合性以及涂层在3.5%氯化钠(质量分数)溶液中的电化学腐蚀性能。结果表明,随着氧化时间的延长,涂层表面上的裂纹逐渐愈合。在恒温氧化过程中涂层中的Ni_3Al转化成α-Al_2O_3微粒,α-Al_2O_3微粒能够对涂层表面的裂纹和气孔等缺陷进行密封,从而阻止氧气扩散到涂层内部。极化曲线和阻抗的测定结果表明,涂层在恒温氧化40 h时有较高的自腐蚀和击穿电位,在低频下有更高的阻抗模值,与基体和纯YSZ涂层相比有更低的自腐蚀电流密度。     

反应磁控溅射沉积工艺对Cr-N涂层微观结构的影响

研究在不同工艺条件下用直流反应磁控溅射技术在T10衬底上制备Cr-N涂层,并采用光电子能谱仪和XRD依次分析Cr-N涂层的表面结构和工艺参数对Cr-N涂层成分及相组成的影响。结果表明,Cr-N涂层在存放一段时间后表面产生复杂的Cr2O3相以及Cr（O2 N）x相;常温下随着N2含量的增加,涂层相结构逐渐由Cr转变为化学比的CrN相。当N2含量为33-3％时,Cr-N涂层的相成分主要为Cr2N＋CrN。并发现衬底偏压直接影响Cr-N系涂层的晶态及取向特征,当偏压增加到-130V时,Cr-N涂层中β-Cr2N相结构逐渐转变为（110）和（300）取向结构。     

沉积温度对硬质合金基体表面硼掺杂金刚石涂层性能的影响（英文）

采用热丝化学气相沉积法在硬质合金基体表面沉积一层硼掺杂金刚石(BDD)薄膜,沉积温度为450~850℃。研究沉积温度对硬质合金基体表面硼掺杂金刚石涂层性能的影响。研究结果表明,硼掺杂明显有助于提高金刚石涂层的生长速率。当沉积温度为650℃时,BDD薄膜在硬质合金基体表面的生长速率可达到544 nm/h。这可能是由于反应气体的硼原子降低了薄膜生长的激活能(53.1 k J/mol),从而加快了沉积化学反应速度。此外,拉曼光谱和X射线衍射结果显示,高浓度硼掺杂(750和850℃)会破坏金刚石的晶格结构,从而使薄膜内缺陷增加。综上,硬质合金基体表面BDD薄膜的优选沉积温度范围为600~700℃。     

磁控溅射沉积V-Al-N涂层的结构和性能研究

通过反应磁控溅射法制备了V1-xAlxN(0≤x≤0.67)涂层,研究了Al含量对涂层微观结构、力学性能及摩擦磨损性能的影响.结果表明:在0≤x≤0.51范围内,随Al含量的增加,V1-xAlxN涂层的微观结构不断变得致密,硬度不断提高,其中结构最为致密的V0.49Al0.51N涂层的硬度较VN提高了近3倍;在较宽的成分区间内,V1-xAlxN涂层结构均比较致密,硬度大于30 GPa,最高硬度达到41 GPa;随着硬度的改善,V1-xAlxN涂层的摩擦磨损性能较VN涂层也有不同程度的提高.     

靶电流对磁控溅射AlSn20/C镀层耐蚀性的影响

采用非平衡磁控溅射技术在铝基轴承合金表面制备AlSn20/C复合镀层,通过扫描电镜形貌观察、交流阻抗和极化曲线的测量研究石墨靶电流对镀层组织与耐蚀性能的影响。结果表明:在电流0.2~0.8 A范围内,薄膜均以层状结构生长,且电流越小,薄膜组织越致密;镀膜后试样的电化学阻抗比基体的高5~6个数量级,石墨靶电流为0.2 A时,可将基体的自腐蚀电位由1.42 V提高到1.18 V,石墨靶电流是影响AlSn20/C复合镀层耐蚀性的一个重要因素,石墨靶电流越小,其耐蚀性越好。     

不同PVD技术沉积TiN涂层的形貌和力学性能研究（英文）

采用阴极弧沉积、中频磁控溅射及二者的复合技术在GCr15基底上制备了TiN涂层。通过扫描电镜、XRD谱、微米划痕测试、硬度测试以及摩擦磨损测试对涂层的组织结构和力学性能进行了表征及对比。结果表明,采用复合磁控阴极弧技术制备的TiN涂层具有较好的综合性能,如较光滑的表面、较高的结合力和硬度,故磨损率较低。     

靶电流对磁控溅射类石墨镀层组织与性能的影响

利用非平衡磁控溅射技术在铝合金表面制备了类石墨镀层,分析了碳靶电流对镀层组织、硬度、结合强度以及摩擦系数的影响。结果表明:碳靶电流在1.2~1.8 A内,电流越小,镀层越致密。随着碳靶电流的增大,镀层硬度先增加后降低,并在1.5 A时达到最大值226 HV0.025。结合强度、摩擦系数随碳靶电流的增加而降低;碳靶电流为1.8 A时,摩擦系数达到最小值0.2。     

基材温度对磁控溅射制备的Ti-Al-Si-Cu-N涂层的微观结构及摩擦学性能的影响（英文）

采用反应磁控溅射技术在304不锈钢基片上沉积Ti-Al-Si-Cu-N涂层。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪、划痕仪和球盘式摩擦磨损试验机研究了不同基材温度(沉积温度)对涂层结构和摩擦学性能的影响。结果表明:随着沉积温度从室温升至250℃,涂层表面变得平滑,结构致密。硬度和弹性模量随沉积温度的升高而升高。划痕试验表明:当沉积温度分别为室温,150和250℃时,临界载荷为3.85,3.45和5.10 N。当沉积温度为250℃时,涂层的摩擦系数和磨损速率最小,摩擦过程中产生的磨屑主要来自GCr15不锈钢珠。在较低的沉积温度下,涂层的磨损机理主要为疲劳断裂和磨粒磨损,而250℃沉积的涂层的磨损机制主要为磨粒磨损。     

沉积温度对高功率脉冲磁控溅射AlCrSiN涂层结构和性能的影响*

采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术在不同沉积温度下制备了Al-Cr-Si-N涂层。系统研究了沉积温度对涂层结构、成分、显微形貌、力学和摩擦学性能的影响。结果表明:随着沉积温度由100℃升至350℃,涂层内部开始由非晶向纳米晶转化,300℃时出现fcc-AlN相;涂层平整性和致密性逐步改善,膜/基结合强度逐渐提高,在300℃达到最大值77 N,但温度继续升高至350℃时,严重的轰击刻蚀作用使临界载荷骤降至25 N;涂层硬度逐渐增加,在350℃达到最大值19.4GPa;涂层内应力整体呈下降趋势,由–0.8 GPa逐渐降低至–0.4 GPa左右。