靶磁场强度对电弧离子镀沉积TiAlSiN硬质涂层内应力的影响

用电弧离子镀制备的TiAlSiN硬质涂层，具有硬度高、致密性好、结合力优良的优点，在刀具工业中有广泛的应用市场。TiAlSiN硬质涂层的内应力不仅会影响涂层的硬度和结合力，也会影响刀具的切削寿命。研究了用电弧制备TiAlSiN涂层过程中，TiSi靶的磁场强度变化对涂层内应力的影响。结果表明，当TiSi靶的磁场从MAG3调为MAG6时，磁场强度减弱，靶材离化率降低，TiAlSiN涂层的内应力从-5.84 GPa降低到-3.16 GPa，而涂层的结合力和硬度几乎没有降低，切削寿命提高了30%。研究为提高TiAlSiN涂层的性能，进而提升刀具的使用寿命提供了有价值的试验数据。     

真空电弧离子镀沉积Ni基合金涂层的研究

Ni基合金涂层是我国近几年着力研究并应用于燃气轮机，飞机叶片的新型合金涂层，为扩大对Ni基合金涂层品种多元化的研究，本研究了NiCrWTi合金涂层的常规工艺及其性能，结果表明：采用真空电弧离子镀技术沉积NiCrWTi合金涂层的组织结构致密，结合强度高，耐腐蚀性能好。     

电弧离子镀沉积工艺参数的影响

电弧离子镀是真空镀膜技术中最常用的技术之一,目前在科学研究及工业生产中都得到了长足发展。但是在薄膜沉积过程中的工艺参数如弧电流、沉积气压、沉积温度等对薄膜结构及性能的影响多分散于不同的文献中,不利于对这些参数的认识与深入理解。本文综述了电弧离子镀中的工艺参数的作用,这些参数包括弧电流、弧电压、沉积气压、靶基距、基体偏压、沉积温度及外加磁场等。通过对薄膜沉积过程中工艺参数的总结,可加深这些参数对薄膜结构及性能影响规律的理解,促进真空镀膜技术的工艺开发及技术进步。     

基底偏压对电弧离子镀NiCrAlY涂层阻尼性能的影响

采用电弧离子镀方法在不锈钢基片上制备了NiCrAlY涂层,在制备过程中改变基底偏压分别取50,100,200,300V.对涂层样品分别进行物相分析,表面形貌观察,测定微区化学成分,并利用动态机械分析仪(DMA)对涂层样品的阻尼性能进行测试.结果表明,利用电弧离子镀的方法可以在不锈钢基底上获得均匀的NiCrAlY涂层.涂层为晶态结构,主要由γ-Ni相,β-NiAl相,γ'-Ni3Al相和α-Cr组成.制备过程中的偏压变化对涂层的表面形貌有明显影响,对涂层的化学成分影响不大.DMA结果表明NiCrAlY涂层能明显地提高基底材料的阻尼性能,同时随着偏压增大,涂层样品的阻尼因子有所提高.     

电弧离子镀NiCoCrAlY涂层的透射电镜研究

采用透射电镜技术对电弧离子镀制备的NiCoCrAlY涂层的微观组织结构进行了研究,结果表明,电弧离子镀沉积后,在DSM11高温合金基体γ′相中析出大量的弥散纳米γ相颗粒,析出的γ相与γ′相取向相同.γ′晶胞内部出现大量的堆垛层错,涂层与基体界面之间的应力处于一个较低的水平.电弧离子镀方法沉积的NiCoCrAlY涂层具有纳米晶体的结构,且涂层比较致密.真空退火后涂层内部的结合更致密,晶粒明显长大,部分晶粒有孪晶出现,并伴随β-NiAl或CoAl相析出.     

磁场对电弧离子镀深管内壁沉积TiN薄膜的影响

用电弧离子镀设备在一端封口的Φ50 mm×200 mm×5 mm不锈钢深管内壁上沉积TiN薄膜,镀膜前在管子上方布置一个0.4 T的永磁体,以考察附加磁场对深管内壁沉积TiN薄膜的影响。对薄膜的厚度、表面形貌、相结构、显微硬度等随管子深度的变化进行了分析与测试,结果表明,薄膜的厚度及显微硬度都随管子的深度而下降,但在距管开口处前120 mm范围内下降明显慢于未加磁场的,说明磁场对内孔沉积具有促进作用;按照显微硬度不低于20 GPa划分,本实验的镀膜深径比达到了2.0,比未加磁场时提高了40%。     

复合离子镀AlTiN薄膜的表面形貌

本工作将阴极真空电弧沉积法和磁控溅射离子镀法结合形成复合镀膜工艺,即用电弧蒸发Ti靶的同时,用磁控溅射Al靶,并通入反应气体N2,以在高速钢基底上镀制AlTiN薄膜,考察了复合镀膜方法获得的AlTiN薄膜的表面形貌,并将其与单一法镀膜的表面形貌进行了对比分析.电弧离子镀制备的AlTiN薄膜表面颗粒很多,而且尺寸大,表面很粗糙,磁控溅射制备的AlTiN薄膜表面光滑平整,复合镀得到的AlTiN薄膜表面粗糙度介于二者之间,但从形貌上看,复合镀的薄膜呈现出典型的层状生长特征,在SEM下可清晰地看到表面的层状生长在部分区域不完全.测试发现,复合镀薄膜形貌并不是电弧镀和溅射镀薄膜形貌的简单混合,而是具有自身独特的特征,这可能是由于电弧弧光等离子体与溅射的辉光等离子体相互作用的结果.     

工艺参数对电弧离子镀沉积铜薄膜微结构及性能的影响

采用脉冲偏压电弧离子镀技术在不同工艺参数(弧电流、基体负偏压)水平下制备了一系列铜薄膜。利用金相显微镜、腐蚀失重试验和双向弯曲试验分别研究了弧电流和基体负偏压对铜薄膜组织结构、耐腐蚀性能和结合性能的影响。结果表明,弧电流由40A增加到80A,薄膜表面颗粒含量明显增加,大颗粒尺寸由13.71μm增加到19.36μm,膜层平均腐蚀速率降低;随着弧电流提高,薄膜结合性能先降低后提高,60A时膜层结合性能最理想;随着基体脉冲负偏压升高,薄膜结合性能提高,薄膜表面颗粒含量及其尺寸减小、负偏压达到200V时大颗粒净化效果明显;基体脉冲负偏压由20V升高到180V,膜层平均腐蚀速率先降低后升高,140V时膜层耐腐蚀性能最佳。     

沉积气压对电弧离子镀制备ZnO薄膜的结构和性能影响

采用阴极真空电弧离子镀技术在玻璃衬底上制备出了具有择优取向的透明ZnO薄膜. 利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及紫外-可见吸收光谱仪分别对ZnO薄膜的结构、表面形貌及可见光透过率进行了分析.XRD结果表明,所制备的ZnO薄膜具有六角纤锌矿结构的(002)和(101)两种取向,在沉积气压＞1.0Pa时所制备的ZnO薄膜具有(002)择优取向,并且非常稳定.SEM图表明,ZnO晶粒大小较为均匀,晶粒尺寸随着气压升高而变小.在400～1000nm范围内,ZnO薄膜的可见光透过率超过80%,吸收边在370nm附近,所对应的光学带隙约为3.33～3.40eV,并随着沉积气压上升而变大.     

脉冲偏压对电弧离子镀深管内壁沉积TiN薄膜的影响

用电弧离子镀设备,分别采用直流偏压和脉冲偏压的沉积工艺,在一端封口的50 mm×200 mm×5 mm的不锈钢深管内壁上沉积TiN薄膜,对薄膜的厚度、表面形貌、相结构、硬度和磨损性能等随管子深度的变化进行了对比测试.结果表明,两种工艺下薄膜的厚度、硬度以及耐磨性能都随管子的深度而下降,但与直流偏压相比,脉冲偏压能够提高薄膜厚度和硬度,减少大颗粒的尺寸和数量,提高耐磨性能;按照硬度不低于20 GPa的标准划分,脉冲偏压使镀膜深度提高了40%,即从直流偏压的50 mm提高到70 mm.     

沉积气压对电弧离子镀制备MgO薄膜的结构及性能的影响

采用阴极真空电弧离子沉积技术在玻璃及Si衬底上成功地制备了具有择优结晶取向的透明MgO薄膜。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及紫外-可见吸收光谱仪分别对MgO薄膜微观结构、表面形貌及可见光透过率进行了测试与分析。XRD结果表明,所制备的MgO薄膜具有NaCl型立方结构的（100）、（110）和（111）3种结晶取向,在沉积气压为0.7～3.0Pa的范围内,薄膜的择优结晶取向随沉积气压的升高先由（100）转变为（110）,最后变为（111）。SEM图表明随着沉积气压的升高,MgO薄膜的晶粒逐渐变小,薄膜结晶质量变差。在380～900nm范围内,沉积气压为0.7Pa下制备的MgO薄膜其可见光透过率高于90%,随着沉积气压的升高,薄膜的可见光透过率有所下降。     

电弧离子镀电弧源深入研究

本文作者通过多年对电弧离子镀膜设备的设计、研发、试验和使用的理论实践,引述了电弧放电中的锁箍现象在设计中的应用要点;电弧源等离子体运动中的加功理论与设计,并引申出了"静电势阱"这一概念;提出了稳定电弧源的工作机理与方法;磁过滤电弧的应用;阳极层型离子源与电子束源在工具等离子镀膜中应用的比较;轴对称磁场在电弧源磁约束中的重要性及其使用等。     

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...     

电弧放电离子镀

一种新的镀膜技术——电弧放电离子镀研制成功。用于金属膜和金属氧化物膜的制备,已获得了很好的效果。该技术对研究高质量的光学膜将具有很大的潜力。     

电弧离子镀TiAlN涂层的热疲劳及抗氧化性能

采用独立的高纯钛、铝靶,在TC4钛合金基材表面以电弧离子镀工艺沉积制备了TiAIN涂层.利用扫描电子显微镜(SEM)对比分析了钛合金基体和涂层热疲劳及氧化前后的表面形貌,利用能谱仪(EDS)分析了氧化前后的表面成分变化.结果表明,TRAIN涂层表现出很好的热疲劳抗力,显著改善了钛合金的高温抗氧化性.     

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。     

电弧离子镀AlCrN涂层结构和摩擦性能的研究

采用电弧离子镀技术在硅片和高速钢基体上沉积AlCrN涂层,利用扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪、能谱仪、透射电子显微镜、纳米划痕以及摩擦实验等对AlCrN涂层的结构和摩擦性能进行了研究。结果表明,AlCrN涂层为柱状晶结构,主要由固溶态的fcc-(Cr,Al)N结构组成,在固溶强化的作用下涂层的硬度提升到了32 GPa左右。常温摩擦中AlCrN涂层出现了比较明显的龟裂纹,400和600℃下涂层磨损方式主要表现为磨粒磨损、粘着磨损以及氧化磨损。     

电弧离子镀氮化钛铝铬涂层的900℃氧化

氮化物金属陶瓷涂层由于具有高的硬度和化学稳定性，成为近年来防护涂层的研究热点。利用脉冲偏压电弧离子镀技术在压气机叶片用1Cr11Ni2W2MoV热强不锈钢基体上沉积了（Ti0．5Al0．5）N、（Ti0．45Al0．45Cr0．1）N和（Ti0．35Al0．35Cr0．3）N亚稳金属陶瓷涂层，研究了涂层的组织、结构和900℃下的氧化行为。3种涂层均为B1NaCl结构，（220）为主要的织构取向。在900℃静态空气中（Ti0．5Al0．5）N氧化严重，添加Cr的涂层表现出优异的抗氧化性。     

钇元素的添加对电弧离子镀氮化钛铝涂层900℃氧化行为的影响

利用脉冲偏压电弧离子镀技术在航空发动机压气机用1Cr11Ni2W2MoV不锈钢基体上沉积了Ti0．5Al0．5N、Ti0．49Al0．49Y0．02N和Ti0．48Al0．48Y0．04N复合金属陶瓷涂层，研究了稀土元素Y的添加对涂层的结构和900℃下抗氧化行为的影响。所沉积的3种涂层表面平整、致密，均为B1NaCl结构，Ti0．5Al0．5N和Ti0．49Al0．49Y0．02N以（220）为择优取向，Ti0．48Al0．48Y0．04N以（200）为择优取向。Y原子取代Ti0．5Al0．5N晶格中的部分Ti、Al原子后使晶格常数增加。900℃下Ti0．5Al0．5N涂层很快失效，造成不锈钢基体的严重氧化，Y的引入大大降低了涂层的氧化速率。含4％Y的涂层表现出比含2％Y的涂层更好的抗氧化性和抗剥落性能。