电弧离子镀制备TiAlN膜工艺研究

采用阴极电弧离子镀技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢基材上制备TiAlN膜层,镀膜装置为俄罗斯科学院UVN 0.5D2I电弧离子镀膜机,该设备由一个大功率的气体离子源和两个金属蒸发源组成.气体离子源具有气体离子轰击和辅助沉积的特点.研究了电弧电流、负偏压和气体离子源功率等工艺参数对膜层的影响规律.实验结果表明:气体离子源具有明显的细化金属颗粒的作用.提出了制备TiAlN膜层的最佳工艺,得到了厚度为5 ～10μm、相结构为Ti0.5Al0.5N、显微硬度为1200HV0.01的TiAlN膜层.     

钛合金表面TiAlN膜层的制备

为了研究不同偏压对TiAlN薄膜性能的影响以及薄膜体系膜基硬度比随载荷的变化关系,采用多弧离子镀的方法在Ti6Al4V合金表面制备TiAlN薄膜,利用扫描电子显微镜、x 射线衍射仪、全自动显微硬度计等设备对膜层的微观组织结构和力学性能进行了测试.结果表明,TiAlN膜层由Ti2AlN(hcp)相组成.在恒定载荷条件下,体系的膜基硬度比随载荷的增加而减小.当载荷小于300g时,偏压对膜基硬度比与载荷关系曲线呈不规则影响.载荷超过300g以后,几乎没有影响.     

脉冲偏压对TiAlN/TiN多层膜生长及熔滴的影响

针对直流脉冲负偏压对PVD涂层形成过程和熔滴造成很大影响的问题,通过施加脉冲偏压有利于实现低温沉积.研究发现,沉积速率随直流脉冲负偏压峰值的提高先升高后降低,在-300V偏压时沉积速率最大;熔滴密度和直径随脉冲负偏压峰值的提高递减;随偏压升高,加大了元素溅射产额的差异,使涂层中铝元素和钛元素的含量发生变化.     

CrAlN/TiAlN 纳米多层膜的微结构及其性能研究

采用磁控反应溅射法制备了不同调制周期的CrAlN/TiAlN纳米多层膜,并通过X射线衍射仪 、显微硬度计、扫描电镜分析了调制周期对多层膜的微结构、力学性能和高温抗氧化性能的影响。结果表明：CrAlN/TiAlN纳米多层膜共格外延生长,呈现CrAlN（或TiAlN）面心立方结构,且呈（111）择优取向;CrAlN/TiAlN纳米多层膜在某些调制周期出现硬度异常升高的超硬度效应;CrAlN/TiAlN纳米多层膜比CrAlN, TiAlN单层膜具有更好的高温稳定性,高温时仍具有较高的硬度。     

炮钢表面电弧离子镀TiAlN薄膜的摩擦磨损性能

为了提高PCrNi3Mo钢的耐磨性,利用电弧离子镀技术在其表面沉积了Ti_(0.7)Al_(0.3)N和Ti0.5Al0.5N薄膜,分析了沉积态和磨损态薄膜膜层的微观结构和形貌.结果表明,两种薄膜膜层均属于晶粒细小的柱状晶结构.Ti_(0.7)Al_(0.3)N和Ti0.5Al0.5N薄膜的硬度分别比PCrNi3Mo钢提高了4.75和4.22倍,而弹性模量分别比PCrNi3Mo钢提高了88%和84%.Ti_(0.7)Al_(0.3)N薄膜的稳定摩擦系数较小,两种薄膜具有显著的减摩耐磨作用.PCrNi3Mo钢的磨损机理主要为严重粘着磨损,而两种薄膜的磨损机理属于轻微粘着磨损.Ti0.5Al0.5N薄膜因脆性断裂局部产生了更大面积的剥落区,低硬度的PCrNi3Mo钢基体对膜层的支撑力变小是导致薄膜局部发生开裂破坏的主要原因.     

脉冲碳等离子体源发射特性研究

研究讨论了在脉冲工作方式下，碳等离子体源的发射特性，根据离子束流分布和膜层厚度测试结果，分析了影响脉冲碳等离子体源发射特性的因素．给出了改善脉冲碳等离子体源发射特性的途径。     

铝合金基板上磁控溅射离子镀氮化钛膜层的研究

对自行研制的一台磁控溅射离子镀实验裴置的放电特性进行了测试,并用该装置在硬铝(LY16)基板上进行了沉积氮化钛膜层的工艺试验,系统地研究了各工艺参数对膜层性能的影响。试验结果表明:在较低温度(120～140℃)条件下,用磁控溅射离子镀工艺可以在铝合金基体上得到组织致密质量较好的膜层,其硬度值可以达到Hv2200kg/mm~2,且仍能保持基体时效强化的强度。     

Cr12钢常压等离子束表面淬火研究

研究了不同扫描电流条件下，Cr12钢经等离子束扫描后硬化层的深度、显微组织及显微硬度。试验结果表明，Cr12钢经等离子束扫描后，表面得到隐针马氏体组织，起到了淬火硬化及细晶强化作用；硬化层深度随扫描电流而变化，大约为0．40—0．60mm，显微硬度可达600HV左右。     

基体粗糙度和硬度对TiAlCN附着力的影响

在不同粗糙度和硬度的GCr15轴承钢基体上,利用多弧离子镀技术低温(175℃)沉积TiAlCN涂层.利用扫描电子显微镜(SEM)、AFM、EPMA、XRD和附着力测试仪等研究了薄膜形貌和性质.结果表明:基体越平整,制备的涂层表面也就越平整;薄膜附着力随着表面粗糙度的增大而减小,在基体粗糙度为0.01μm时,薄膜附着力达到最大值42.8N;基体硬度越高,膜/基附着力越大,在基体硬度为835HV0.01时,附着力达到最大值31.2N;在涂层中,发现了晶体结构为fcc-TiN结构,衍射图中没有AlN相出现,这是TiN相优于AlN相而形成的缘故.     

电弧离子镀TiN/TiAlN复合涂层摩擦磨损性能研究

利用阴极电弧离子镀技术,在硬质合金基体上制得5层和20层TiN/TiAlN复合涂层.研究表明,这两种涂层均为典型的B1-NaCl面心立方结构,且均呈(200)择优取向.两种涂层表面光滑平整,粗糙度分别为0.32和0.11,硬度为1 470HV和2 000HV .20层复合涂层的摩擦系数和比磨损率低于5层,表明增加复合层数有利于提高涂层的耐磨损性能,涂层的磨损机理为磨粒磨损.     

高聚物表面的离子束辐照改性

聚合物材料的应用日益广泛,人们对聚合物材料的表面性能要求也越来越高。作为无溶剂、环境友好的表面改性技术,离子束技术在聚合物材料表面改性中已取得广泛应用。本文介绍了离子束辐照表面技术在高聚物表面改性中的应用。     

Ni-SiO2复合镀层组织和性能的研究

应用电刷镀技术在45钢表面制备含有微米SiO2的镍基复合镀层,研究了复合镀层表面形貌,测试了镀层的显微硬度和摩擦磨损性能,分析了微米陶瓷颗粒沉积量对镀层摩擦磨损性能的影响.实验结果表明,微米陶瓷颗粒复合镀层较快速镍镀层具有更高的显微硬度和良好的耐磨性.     

直流磁过滤电弧源制备银膜的工艺参数研究

为了探索电弧离子镀技术制备银薄膜中相关的工艺参数,利用直流磁过滤电弧源在K9玻璃和硅片上制备了银膜,通过白光干涉仪和剥离实验对所制备银膜的厚度、表面粗糙度和附着力进行检测,分析靶电流、基片偏压和过渡层对银薄膜沉积速率、粗糙度及附着力等特性的影响．实验结果表明：当靶电流为90．0A时,沉积速率为1．84nm／s,在偏压为＋10V时,得到膜层粗糙度为0．5355nm;利用过渡层的辅助,通过电弧离子镀有效地提高了银膜的附着力．     

ZnS离子束抛光过程中的粗糙度演变

为了得到离子束抛光ZnS的工艺参数,采用微波离子源作为抛光源,分析了离子束能量、离子束流大小、离子束入射角度对ZnS刻蚀速率及表面粗糙度的影响,比较了ZnS刻蚀速率及表面粗糙度的变化趋势.研究结果表明:当离子束能量为400eV、离子束流大小为35mA、入射角度为45°时,ZnS表面粗糙度降低了0.23nm.