现代刀具涂层制备技术的研究现状

刀具涂层是一种机床工具行业的重要材料,其性能直接影响数控机床的机械加工精度.概述了刀具涂层材料的特点、要求及涂层制备技术的发展,分析了化学气相沉积法、物理气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法及溶胶-凝胶法等几种涂层制备方法的优缺点.结合国内外刀具涂层的研究现状及发展趋势,指出在大力发展化学气相沉积涂层和物理气相沉积涂层技术的同时,开发两者相结合的新型工艺,推动国内刀具涂层技术的快速发展.     

钛合金表面声电沉积/碱热处理法制备HA涂层研究

为了使钛合金(Ti-6Al-4V)具有生物活性,可在其表面施加生物活性羟基磷灰石(HA)涂层.对比了声电沉积法和碱热处理法实验结果,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子能谱(EDS)、傅立叶红外透射光谱(FTIR)以及划痕测试等进行了分析.结果表明,直接采用声电沉积法在钛合金表面制备的羟基磷灰石涂层,经热处理后存在龟裂剥落现象;通过碱热处理法,对钛合金基体表面进行预处理,然后,借助声电沉积法,在钛金属表面沉积了透钙磷石涂层,经热碱液处理转变成的羟基磷灰石涂层,涂层完整,未出现剥落.经进一步高温烧结处理,所制涂层仍呈片状形貌,其由部分含钠的羟基磷灰石组成,而且HA涂层破坏的临界载荷未烧结前的4.365 N提高至烧结后的8.175N.     

高温钛合金表面稀土改性搪瓷涂层的制备

搪瓷涂层具有优异的抗氧化性和抗腐蚀性能.在高温钛合金表面采用电泳沉积法预置稀土改性搪瓷釉料,经烧结获得搪瓷涂层.本文对电泳沉积釉料工艺的各种影响因素进行了探讨,研究了电泳涂搪动力学规律及速度控制步骤,优化电泳沉积工艺参数,探索出电泳沉积预置釉料的最佳工艺参数.采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)对普通搪瓷涂层和稀土改性搪瓷涂层的组织和三维形貌及粗糙度进行了分析.试验结果表明,稀土改性搪瓷涂层微观组织均匀、致密,与高温钛合金基体结合良好,样品宏观表面平整光滑,并富有光泽.     

Al-Cr涂层的制备及抗热腐蚀性能研究

采用粉末包埋法在Ni基高温合金K417G上制备Al-Cr涂层,并研究其在25%NaCl＋75%Na2SO4（mass%）盐膜下900℃的热腐蚀特性.采用两步法沉积的Al-Cr涂层为双层结构,外层为β-NiAl相和少量AlCr2相,平均Cr含量约为20 mass%;内层为互扩散带.而采用一步法沉积的Al-Cr涂层具有三层...     

混合电容器多孔氧化钌阴极涂层的制备与表征

采用电沉积方法制备了混合电容器钽基多孔氧化钌阴极涂层材料,探讨了电沉积过程中电沉积液的pH值随电沉积时间的变化关系,研究了电沉积时间对氧化钌沉积质量的影响.用X射线衍射和扫描电镜分别表征了热处理前后的涂层结构及涂层的多孔形貌,用循环伏安法测量了涂层的电容,并研究了热处理温度对电容量大小及其稳定性的影响.结果表明:电沉积的氧化钌为非晶态,涂层为纳米多孔结构;热处理有利于涂层孔隙结构及大小的均匀性,不同温度的热处理使涂层具有不同的电容,经热处理后涂层的电容稳定;经100℃热处理1 h后的多孔氧化钌涂层具有最大的比电容.     

CVD温度对钨沉积层组织性能的影响

以WF6和H2为反应气体,采用化学气相沉积法在纯铜基体上沉积出难熔金属钨涂层.分析研究了沉积温度对沉积层组织、结构、表面形貌及涂层致密度、硬度、耐磨性能的影响.试验结果表明:随着温度升高,沉积速率加快,涂层组织逐渐由柱状晶转变为树枝晶,表面粗糙度显著增加,膜层致密度、硬度下降,耐磨性降低.化学气相沉积钨的最佳工艺温度范围为550～650℃.     

医疗器械用的TiN涂层

美国施皮尔公司采用离子束辅助沉积法(IBAD)研制出一种具有低温生物相容性好和耐磨的氨化钛涂层。离子束辅助沉积法是一种利用电子束蒸发和离子束轰击同时进行而生产氨化钛涂层的方法。这种TiN涂层沉积在金属、陶瓷和聚合物的医     

镁合金表面铝涂层研究新进展

对镁合金表面沉积铝涂层这一镁合金表面处理的新技术进行了总结,分析了传统镁合金表面处理的优缺点以及在镁合金表面沉积铝涂层的优势.最新的在镁合金表面沉积铝涂层的工艺主要有铝粉埋覆扩散法、铝粉刷涂埋覆扩散法、火焰喷涂热扩散法、电弧喷涂热压法、动态金属喷镀法.在对以上沉积原理的分析和理解的基础上,详细阐述了镁合金表面铝涂层的耐蚀机理,并指出了该技术的应用前景和制约其发展的主要因素.     

纳米涂层制备技术的进展

综述了纳米涂层的制备方法及其进展,包括化学气相沉积、物理气相沉积、溶胶．凝胶法、自组装、电沉积法、粘涂法、热喷涂技术等;着重介绍了采用热喷涂技术制备的纳米涂层;探讨了纳米涂层研究中存在的问题及纳米涂层的发展前景。     

静态阴极电弧蒸发制备的CrN涂层的结构和性能（英文）

采用静态阴极电弧蒸发法,在基体面向等离子体源的正表面和其背面沉积CrN涂层。研究氮气压力对涂层的结构、相组成、力学性能和摩擦学性能的影响。分别用扫描电镜、接触轮廓仪和X射线衍射仪对涂层的形貌和结构进行表征,采用纳米压痕法对其力学性能进行研究,并采用球盘式摩擦计对涂层的摩擦磨损性能进行研究。结果表明,涂层沉积过程中氮气压力的增加将导致相变的发生,其顺序为Cr_2N→Cr_2N+CrN→CrN。与沉积在基体背面的涂层相比,沉积在基体正面的涂层的粗糙度更高,这主要是正面涂层中大颗粒的数量较多造成的。基体正面涂层的硬度和弹性模量也较高。研究还发现,涂层的附着力与磨损率呈反比关系。     

脉冲激光沉积羟基磷灰石(HAP)生物陶瓷涂层的研究进展

脉冲激光沉积法制备HAP生物陶瓷涂层是一项极有发展潜力的新技术。本文介绍了采用脉冲激光沉积法制备HAP生物陶瓷涂层的研究背景、原理与意义,并对其4个主要研究方向：溅射机理、沉积条件与涂层质量的关系、HAP涂层的生理功能、脉冲激光沉积新工艺的最新研究现状进行了概括与总结。     

电泳沉积法制备羟基磷灰石涂层

羟基磷灰石是一种最有发展前途的生物材料之一.采用电泳沉积方法分别在Ti6Al4V基体和电泳沉积的HA/TiO2复合涂层上制备了HA生物陶瓷涂层.将HA粉体分散到正丁醇溶液中,通过测量zeta电位确定了悬浮体系中三乙醇胺和HA的含量.研究发现:HA沉积量随沉积温度和沉积电压的增加而增加,随沉积时间延长呈线性增长.对沉积量与电泳沉积工艺参数的关系进行了理论探讨.SEM结果表明,采用二次电泳沉积在HA/TiO2涂层表面制备的HA涂层更加致密、平整.     

溅射参量对SiC涂层Ti-6Al-4V显微组织的影响

利用磁控溅射法在SiC纤维上沉积Ti-6Al-4V涂层制备成先驱丝.在功率密度一定时,沉积速率和工作气压有关.环境温度对涂层表面形貌及涂层与纤维结合的影响较大.涂层成分接近Ti-6Al-4V,沿涂层厚度方向成分分布均匀.涂层中柱晶晶粒尺寸为20-50 nm,为α-Ti固溶体.     

生物相容性医用材料表面涂层

美国新泽西州的Rockaway的IonBond LLC公司采用物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和等离子辅助化学气相沉积(PaCVD)法生产涂层材料。其中生产的生物相容性涂层是具有高性能、高使用寿命的医用植入物涂层，薄膜PVD涂层专用用于整形外科植入物、外科手术用具、牙科器具等医用器具的表面涂层。     

TiB_2靶材及涂层的制备

采用Ti粉和B粉燃烧合成制备了TiB_2粉末,将所得粉末真空热压后得到TiB_2磁控溅射靶材,并用射频溅射方法在不锈钢基片上沉积了TiB_2涂层.采用XRD法检测了靶材和涂层的相结构组成;测试了涂层的显微硬度、干摩擦磨损件能.结果表明:靶材和涂层都由TiB_2单相组成;与没有涂层的基片相比,TiB_2涂层大幅度地提高了基片的硬度和耐磨性.     

沉积温度对化学气相沉积铼涂层性能的影响

利用五氯化铼热分解反应,采用冷壁式现场氯化化学气相法在钼基体沉积铼涂层,分析不同沉积温度对铼涂层的物相组成、沉积规律、表面形貌、密度和硬度的影响。实验结果表明:沉积所得均为纯铼涂层,晶粒生长方向均以(002)晶面为主;随着沉积温度的上升,铼涂层的沉积速率和沉积效率大幅提升,表面形貌由复杂多面体态变为六棱锥状;涂层组织致密,相对密度最高可达99.9%,维氏硬度随沉积温度升高而升高,最高达6100 MPa。     

基于ALD低温制备的纳米涂层刀具性能研究

目的 探索基于原子层沉积法(Atomic Layer Deposition,ALD)的纳米涂层低温制备技术,并重点研究涂层沉积过程及纳米氧化铝涂层对刀具力学性能的影响.方法 利用原子层沉积法,在200℃的环境下制备不同涂层厚度的纳米Al2O3涂层刀具,对涂层的微观组织、厚度、硬度、断裂韧性、断口形貌、弯曲强度、结合力及摩擦系数进行检测.结果 ALD沉积技术能将纳米涂层均匀沉积在YT5刀具表面,且涂层光滑,无滴状气泡,涂层厚度可以精确控制在纳米级.ALD涂层与基体结合力的大小与涂层厚度相关,随着涂层厚度增大,结合力呈先增后降的趋势,测得50、100、200 nm等3种纳米涂层结合力大小分别为11.07、12.74、7.86 N.纳米涂层能够提高刀具的硬度,显著降低刀具表面的摩擦系数,测得刀具摩擦系数分别为0.56、0.43、0.67,最高降低摩擦系数达40％以上.此外在200℃的沉积温度下,没有产生金属相变,因而对刀具基体没有影响,刀具的断裂韧性和弯曲强度没有降低.结论 基于ALD的纳米涂层低温沉积技术所制备的纳米涂层刀具,具有良好的力学性能及涂层-基体界面结合力,能显著提高刀具性能,改善切削加工条件.     

炭/炭复合材料抗氧化抗热震铱涂层的研究进展

铱是航天领域1800 ℃以上炭/炭复合材料抗氧化抗热震涂层的首选材料。本文介绍了物理气相沉积、金属有机物化学气相沉积、熔盐电解沉积和双层辉光等离子沉积等4种主要制备铱涂层的方法,讨论了铱涂层与炭/炭复合材料基体之间过渡层的材料选择,总结了铱涂层的地面试车测试结果,分析了影响铱涂层寿命的因素,指出今后我国制备铱涂层的技术途径应采用熔盐电解沉积 (Electroformed Deposition, 简写为ED)、双层辉光等离子沉积 (Double-glow Plasma Deposition, 简写为DPD)方法。     

温度对CVD-TaC涂层组成、形貌与结构的影响

利用TaCl5-C3H6-H2-Ar反应体系,用化学气相沉积法(CVD)成功地在C/C复合材料表面沉积TaC涂层及C-TaC复合涂层.研究了温度对TaC涂层的相组成和表面形貌的影响以及CVD-TaC涂层的沉积机理.结果表明:在1373～1673 K温度范围内能够在C/C复合材料表面制备碳化钽涂层,它由TaC和游离碳组成.提高沉积温度和H2/C3H6的流量比,TaC涂层中游离碳的含量减少;随着沉积温度的升高,TaC涂层的颗粒尺寸增大,均匀程度下降;在1 573 K时颗粒间出现明显的烧结界面,结构致密无裂纹.制备出成分波动的C-TaC复合涂层,该涂层与基体间具有良好的机械相容性.分析了低应力、无裂纹TaC复合涂层的形成机制.     

干燥和沉积工艺对钛基羟基磷灰石涂层性能的影响

为了制备生物活性与表面质量良好HA/TC4钙磷复合涂层,对仿生矿化法制备钛基羟基磷灰石过程中,干燥和沉积次数对涂层表面的影响进行了研究。试验采用划分相同温度梯度的干燥方案,以24h为总沉积时间,划分2次、3次干燥和沉积,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)对涂层形貌进行分析。结果表明:3次干燥和沉积后,HA钙磷涂层表面裂纹尺寸控制在宽5~13μm、长71~269μm的范围内,同时涂层均匀性也得到改善;3次沉积后钙磷比为5.81,HA的结晶度得到提高。同时,利用薄膜测厚仪测得3次沉积后涂层的厚度从33μm依次增加至39μm,拉伸试验结果显示3次沉积后结合强度可以增加至12.41MPa。采用仿生法、选择3次干燥和沉积后得到的涂层在表面形貌、涂层厚度、生物活性以及表面结合强度等方面均有利于临床应用。