磁控溅射MoS2薄膜的生长特性研究

利用非平衡磁控溅射技术制备出二硫化钼薄膜,并通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了工作气压和沉积时间对薄膜表面形貌和结构的影响及其演化规律.实验结果表明,在小于0.40 Pa的气压下,沉积MoS2薄膜的(002)面平行于基体表面,而在高于0.60Pa的高气压下,膜层的(002)面垂直于基体表面.在沉积初期,无论工作气压的高低,薄膜均按(002)基面的方式生长;在沉积后期,低气压下形成的薄膜仍按(002)基面方式生长,而在高气压下薄膜将转向以(002)基面与(100)或(110)棱面联合的方式生长.薄膜的表面形貌、微观结构,与薄膜的生长速率和沉积粒子的能量有关.     

磁控溅射MoS2薄膜的结构和微观摩擦磨损特性

利用磁控溅射法制取了ＭｏＳ２薄膜,通过Ｘ光电子能谱、Ｘ射线衍射和ＡＦＭ／ＦＦＭ方法对薄膜的表面形貌、成分、化学价态、结构和微观摩擦磨损性能进行了研究。实验结果表明：ＭｏＳ２薄膜表面呈蠕虫状,微观结构为（１００）面平行于基面的非晶态,表面膜由ＭｏＳ２和少量的ＭｏＯ３组成。在微观摩擦磨损过程中,ＭｏＳ２薄膜的摩擦系数较大,且而磨性能高;微摩擦过程中没有磨合阶段,不存在摩擦机理的转变。     

磁控溅射制备不锈钢薄膜研究

研究了磁控溅射镀膜工艺参数中溅射功率、溅射时间以及真空度等对不锈钢薄膜制备的影响，通过对获得的不锈钢薄膜层进行金相分析与其他性能测试发现：试验中溅射功率为100W、溅射时间为2h、真空度为0．08Pa、氩气压力为1．5MPa的条件下制得的薄膜性能最佳。     

MoS2-Zr复合薄膜的结构及摩擦特性研究

采用中频磁控溅射技术及多弧离子镀相结合的复合镀膜工艺,在硬质合金YT14基体上制备了MoS2-Zr复合薄膜.观察了MoS2-Zr复合薄膜表面及截面形貌,测试薄膜的厚度、结合力和显微硬度,进行摩擦磨损试验,并分析薄膜的摩擦磨损机理.结果表明,制备的MoS2-Zr复合薄膜结构致密,性能明显优于MoS2薄膜;厚度由2.0μm提高到2.5μm,结合力由28N提高到60N,显微硬度由280HV提高到900HV.MoS2-Zr复合薄膜的摩擦特性明显优于MoS2薄膜.MoS2薄膜磨损初始阶段摩擦因数只有0.06,在磨程15m后摩擦因数升到0.4.而MoS2-Zr复合薄膜的摩擦因数磨损初始阶段可达0.08,直到磨程60m摩擦因数达到0.4.薄膜的摩擦磨损过程主要是薄膜的剥落和转移的过程,复合薄膜由于结合力和硬度的提高,能够延缓薄膜的剥落及转移,提高薄膜的摩擦特性,延长薄膜的减摩润滑时间.     

中频对靶反应磁控溅射Al2O3、TiO2、ZrO2功能薄膜的特性研究

利用中频对靶磁控溅射技术,分别制备出厚度低于5 μm、表面光滑的TiO2、ZrO2、Al2O3 3种功能薄膜.研究了不同工艺条件下薄膜的成膜速率和表面形貌,用四探针法测量了材料的薄膜电阻,并表征了膜层材料在大气压热等离子射流急速加热条件下的抗热冲击特性.     

S枪磁控溅射镍薄膜温度传感器

本文分析了薄膜温度传感器制造的难点，提出降低内应力的方法，应用正交试验技术得出了最佳工艺条件，应用Ｓ枪磁控溅射方法和薄膜工艺制成了零电阻分别为１００Ω、５００Ω、１０００Ω的镍薄膜电阻元件，其电阻温度系数达到德国ＤＩＮ４３７６０标准。     

沉积温度对非平衡磁控溅射MoS2-Ti复合薄膜的结构与性能影响研究

采用非平衡磁控溅射沉积技术制备MoS2-Ti复合薄膜,研究了沉积温度对薄膜的结构和性能的影响。利用SEM、XRF和XRD分析薄膜的形貌、成分和晶相结构,用CSEM薄膜综合性能测试仪测试薄膜的硬度和与基底间的附着力,用球-盘摩擦试验机和真空环模系统评价薄膜的真空摩擦磨损性能。结果表明:沉积温度升高薄膜中S和Mo原子比从1.72升高至1.76,Ti质量分数从8.2%降低至6.7%,薄膜从明显的(002)基面优势取向向多晶态转变,晶粒尺寸变大,棱面膜含量增多;薄膜的硬度、与基底间的附着力都随沉积温度的升高而降低,沉积温度为200℃时薄膜性能降低明显,硬度从4GPa降至2GPa,薄膜与基底间附着力从80mN以上降至35mN;薄膜在真空环境中的减摩作用不受沉积温度影响,摩擦因数平均值为0.02,波动范围为0.01～0.04,薄膜耐磨寿命随沉积温度升高而降低,50℃和100℃薄膜耐磨寿命相差不多,200℃薄膜样品耐磨寿命很差,是50℃和100℃薄膜样品的1/8～1/7。     

射频磁控溅射法制备二硫化钼薄膜

用射频磁控溅射法在GCr15钢表面制得了MoS2薄膜。通过扫描电镜、摩擦磨损以及划痕试验仪研究了工艺参数对薄膜形貌和性能的影响。结果表明:采用射频溅射法,在功率200W、工作气压3Pa、时间2h条件下制备的MoS2薄膜性能最佳;沉积过程中沉积原子从衬底表面获得足够的扩散能量时薄膜按层状模式生长,扩散能量不足时薄膜按层岛复合模式生长;MoS2薄膜摩擦因数低,具有优良的摩擦学特性。     

磁控溅射薄膜附着性能的影响因素

磁控溅射薄膜技术的应用日趋广泛,溅射薄膜的附着性是制约薄膜性能和使用效果的关键因素。本文结合作者进行的研究,参考国内外参考资料和文献,对薄膜附着性的影响因素做了综合评述,为提高和改善薄膜使用性能提供指导和参考。     

真空退火对磁控溅射CuS-MoS2涂层润滑性能的影响

为提高MoS2润滑涂层承载力和抗湿性能,使用磁控溅射技术制备CuS掺杂MoS2复合涂层,并对制备涂层进行220、320和420℃真空退火处理,以发挥CuS与MoS2协同润滑作用。采用场发射扫描电子显微镜、激光拉曼光谱分析涂层结构,通过洛氏硬度压痕试验、摩擦磨损试验和纳米压痕试验对涂层性能进行分析。实验结果表明:随CuS靶溅射功率提高,涂层中出现颗粒长大和CuS结晶化趋势,且CuS掺杂抑制了MoS 2形核长大,涂层膜-基结合力有所下降;真空退火处理后CuS-MoS2复合涂层表面发生分解,厚度明显降低,MoS2(002)相形核长大,摩擦学性能得到提升;320℃退火处理后涂层在常温和RH70%大气环境下获得最低平均摩擦因数0.08,纳米硬度达到5.64 GPa,并具有较好的耐磨损性能。研究认为由于CuS受热分解导致复合涂层结构和成分变化,生成了有利于发挥CuS与MoS2协同润滑效应的微晶相,使得涂层润滑性能得到明显提升。     

钛合金表面磁控溅射制备羟基磷灰石/氧化钇稳定氧化锆复合涂层

采用磁控溅射法在Ti6Al4V基体上制备了HA／YSZ复合涂层。用X射线衍射仪、扫描电镜、原子力显微镜和划痕法对涂层进行了表征。结果表明：用磁控溅射法可在Ti6Al4V基体上成功制备HA／YSZ复合涂层,涂层主要含有HA、ZrO2和Y2O3物相,此外还有少量的TCP和CaO相;涂层表面呈多孔状,有利于类骨组织的长入,表面显微粗糙度约为140nm,涂层厚度约为4μm;划痕法测量涂层与基体的附着力约为80N。     

磁控溅射MoS2/Ni复合膜的制备及其摩擦性能

采用磁控溅射法制备了MoS2/Ni复合膜,同时对影响膜层性能的工艺参数进行了初步探讨,并对复合膜进行了成分与结构分析以及摩擦试验.结果表明:在本试验工艺参数(本底真空度为7.0×10-4 Pa,沉积气压为0.5 Pa,溅射功率为160 W,溅射氩气流量为80 cm3/s,靶基距为60 mm,基片温度为70℃)下制备的MoS2/Ni复合膜能够大大降低不锈钢等基底表面的摩擦因数,并且在高速重载的条件下具有更低的摩擦因数和更小的摩擦因数波动值.     

磁控溅射制备高熵碳化物(AlTiVCrNb)C涂层摩擦学性能

为改善高熵合金涂层的摩擦学性能,通过石墨与AlTiVCrNb高熵合金靶共溅射制备(AlTiVCrNb)C涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分析涂层的成分、表截面形貌和物相,采用纳米压痕仪、球盘式摩擦磨损试验机测试涂层的硬度、弹性模量和摩擦学性能,采用白光干涉三维形貌仪表征涂层的磨损情况。试验结果表明：随着涂层中碳含量增加,高熵组分从BCC/FCC双相向单一FCC结构转变,且涂层的微观组织结构也随之变化;由于碳化物的形成和固溶强化,涂层呈现良好的摩擦学性能;在涂层碳原子分数为20.83%时,涂层的摩擦性能和力学性能达到最优,此时摩擦因数最低,为0.35,涂层硬度与弹性模量最高,分别为17.84、182.72 GPa。研究表明,在磁控溅射工艺中石墨与AlTiVCrNb高熵合金共溅射,可以获得摩擦学性能良好的高熵碳化物(AlTiVCrNb)C涂层。     

射频磁控溅射法制备类金刚石薄膜的研究

采用射频磁控溅射法,纯Ar溅射石墨靶,制备出了类金刚石薄膜,并对薄膜沉积速率随各工艺参数的变化规律、薄膜结构以及光学性能进行了系统的研究。结果表明,沉积速率随射频功率、CH4流量和溅射气压的增大而增大;随温度的增大呈现先增大后小的趋势。结构分析发现,所制备的DLC薄膜是由sp2键镶嵌在sp3键基体中构成的。在3μm~5μm波段对Si衬底有明显的增透效果。     

磁控溅射法制备ZrW2O8薄膜及其性能

利用射频磁控溅射法在单晶硅片和石英基片上沉积了非晶态ZrW2O8薄膜,对不同温度下热处理的薄膜进行了XRD分析;用扫描电镜观察了薄膜的表面形貌,用阻抗分析仪和分光光度计分别研究了薄膜的介电性能和透光性能.结果表明:非晶态薄膜在740℃热处理3 min可以制得具有较好负热膨胀特性的ZrW2O8薄膜,其热膨胀系数为-2.54×10-5 /℃;介电常数和介电损耗均随着频率的增加而减小;在可见光范围内薄膜的透光率达75%.     

镁合金磁控溅射镀铝耐蚀防护层研究

在AZ31镁合金表面进行了磁控溅射铝防护层的镀覆,并研究了镀层的成分分布、形貌、显微力学性能、防腐蚀性能及工艺条件对镀层的影响。结果表明：直径为1～2μm的细小晶粒均匀在镁合金基体表面沉积形成致密铝镀层,镀层和基体之间存在混融的过渡层;镀层表面粗糙度在2μm以下并与基体结合良好,其硬度、弹性模量等高于镁合金基体并具有一定韧性和弹塑性能;适当降低氩气压力,提高溅射电流,可改善镀层质量。镀层提高了镁合金基体的自腐蚀电位并降低了腐蚀电流,从而抑制了腐蚀倾向,但自腐蚀电位低于热喷涂铝电位且腐蚀电流高于微弧氧化处理电流。