铝合金Ti(C,N)/TiN多元多层膜与阳极氧化膜性能比较

分别采用多弧离子镀技术及阳极氧化技术在LF6防锈铝基体表面制备了Ti(C,N)/TiN/Ti(C,N)/TiN/ Ti(C,N)/TiN六层多元多层膜及阳极氧化膜,并对比考察研究了该两种膜的力学性能和摩擦学性能,结果表明:多元多层膜与阳极氧化膜划痕临界荷载分别为76N,60N;显微硬度分别为HV0.251404,HV0.25520;二者摩擦系数都较高,分别为0.66,0.76;都使对偶件磨损;但与传统的阳极氧化膜相比,多元多层膜硬度与耐磨性都提高了近2倍,且其摩擦曲线平滑,呈稳定磨损状态,而阳极氧化膜摩擦曲线呈跳跃状,呈非稳定磨损状态.     

柱弧离子镀制备Ti/TiN/Ti(N,C)/TiC黑色硬质膜

利用自制的柱弧离子镀膜机，在不同硬度基体上制备了Ti／TiN／Ti（N，C）／TiC多层复合膜。膜呈深黑色，反射率小于14％，亮度值L^＊小于43，沉积速率约为0．78μm/h，表面分布较多液滴缺陷。膜的力学性能测试受基体硬度和膜层厚度影响较大，基体越硬、膜层越厚，膜的硬度以及与基体的结合力测试结果越大。YW2硬质合金基体上制备0．82μm的黑色硬质膜显微硬度Hv（25g）=3229，结合力为26．70N。该设备和工艺已成功应用于工业生产。     

多弧离子镀Ti-W-N多元多层膜的研究

采用Ｔｉ／Ｗ复合靶,用多弧离子镀技术沉积了Ｔｉ－Ｗ－Ｎ多元多层膜,并对其组织结构与性能进行了研究,结果表明：在本试验我元膜的结构形式为（Ｔｉ,Ｗ）２Ｎ最佳多层膜的结构形式为基体／Ｔｉ／ＴｉＮ／（ＴＹｉｙＷ１－ｙ）Ｎ／（Ｔｉ,Ｗ）２Ｎ,并具有较高的显微硬度和极低的孔隙率,在８００℃具有很好的抗氧化性能,在沉积过程中存在着多元合金膜层与复合靶的成分离析现象,这与靶材的结构有关。     

多弧离子镀TiN/TiCrN/CrN多元多层复合膜的制备及性能研究

采用XH-800多弧离子镀设备在硬质合金刀具表面制备TiN/TiCrN/CrN多元多层复合膜.利用XRD、SEM、显微硬度计、多功能材料表面性能测试仪等对其组织结构与性能进行了研究.结果表明:膜层表面均匀,未出现龟裂现象,色泽光亮度好;膜的相结构组成为TiN和Cr2N,随着Cr靶电流的增大,TiN的择优取向由(200)向(111)转变,膜层出现单质Cr;膜层厚度为5.02μm,具有明显多层特征;显微硬度2536 HV;结合力65 N.     

多弧离子镀TiN装饰膜表面颗粒研究

多弧离子镇生产的ＴｉＮ装饰膜表面含有一定数目的颗粒。严重影响着膜层色泽、光洁度、孔隙度及耐腐性、实验表明：“二次辉光”的改进工艺，可以有效地减少表面颗粒数目，改善膜层质量。     

多弧离子镀用于制备高质量的Ti-N膜

研究了多弧离子镀制备Ｔｉ－Ｎ膜的重要工艺参数（磁场、弧电流、偏压和氮气流量）对膜层质量的影响．详细分析了它们影响膜层特性的原因,实验证明,提高弧电流的同时抑制液滴的产生,是提高膜层质量和生产效率的有效途径。     

多弧离子镀TiN涂层结合力的影响因素

选择Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２、３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ和ＧＣｒ１５等材料研究了多弧离子镀ＴｉＮ涂层也基体的结合力。结果表明,基体表面粗造度越小、硬度越高,支与基体的结合力越好,涂层厚度以２．５～３．５μｍ为最佳,含Ｖ量高的基体和具有强烈ＴｉＮ（１１１）择优取向的除层结合力好。     

多弧离子镀(Ti,Al,Zr,Cr)N多组元氮化物膜的研究

采用多弧离子镀技术,使用Ti Al Zr合金靶和Cr靶,在W18Cr4V高速钢基体上沉积(Ti,Al,Zr,Cr)N多组元氮化物膜.利用扫描电镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)对薄膜的成分、结构和微观组织进行测量和表征;利用划痕仪、显微硬度计测评薄膜的力学性能.结果表明,获得的多组元氮化物膜仍具有B1 NaCl型的TiN面心立方结构;薄膜的成分除-50V偏压外,其它偏压下的变化均不明显;增大偏压可减少薄膜表面的液滴污染,提高薄膜的显微硬度及膜/基结合力,最高值可分别达到HV3300和190N.     

多弧离子镀Zr/ZrN多层膜的力学性能研究

采用多弧离子镀膜法制备了Zr N单层膜和不同调制比的Zr/Zr N多层膜,研究了调制比对多层膜力学性能的影响。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和微米压痕仪分别测试了薄膜的物相结构、表面形貌、硬度和结合力。结果表明：多层膜中Zr N有较高的结晶度,膜层表面形貌平整,组织结构致密,分布有球状Zr颗粒;Zr/Zr N多层膜的硬度高于单层Zr N薄膜,并随着调制比的增加先增大后减小,调制比为1∶1时,Zr/Zr N多层膜的硬度达到1541.58Hv,结合力为51.61N。     

预镀Ti膜对AZ31镁合金表面多弧离子镀TiN膜耐磨、耐蚀性的影响

为了提高软基体镁合金表面Ti N膜的性能,对AZ31镁合金多弧离子预镀Ti后再镀Ti N,并与直接镀Ti N的膜层进行对比,研究了预镀Ti膜对Ti N膜层结合力、耐磨、耐蚀等性能的影响。结果表明:预镀Ti膜使得镀Ti N后膜层更致密,膜基结合力、耐磨性、耐蚀性都获得很大提高。     

多弧离子镀(Cr,Ti,Al,Zr)N多组元超硬梯度膜的结构及性能

(Cr,Ti,Al,Zr)N梯度膜性能优异。采用多弧离子镀技术,使用Ti-Al-Zr合金靶和Cr单质靶在高速钢表面制备(Cr,Ti,Al,Zr)N多元超硬梯度膜,利用扫描电镜、能谱、X射线衍射仪、硬度计、划痕仪对膜层形貌、成分、结构、硬度、附着力进行分析,并通过热震性能试验考察了膜层的抗热震性能。结果表明:制备的膜层为面心立方结构,择优生长取向为(220)面;与TiN,(Ti,Al)N,(Ti,Cr)N,(Ti,Al,Zr)N等硬质膜相比,制备的(Cr,Ti,Al,Zr)N多元梯度膜具有更高的硬度和膜/基附着力,硬度可达4400HV,膜/基附着力大于200N,实现了从硬质膜到超硬膜的转变;膜层中N含量梯度可有效减少应力集中,Cr,Al含量的增加有利于提高膜层抗热震性能;负偏压对膜层硬度影响较大,对膜层成分、结构、抗热震性能影响较小,对膜/基附着力基本无影响。     

铝合金表面液相沉积抗菌层的性能研究

银可用作金属表面抗菌功能层的有效成分,从而拓宽金属材料在日用家电产品中的使用范围.为此,通过液相沉积的方法在铝合金表面制备出金属银的颗粒膜层,对沉积工艺、沉积膜层抗菌性能以及沉积层与基体结合力等进行了初步的探讨和研究.结果表明,通过液相沉积法在含1.0×10-3 mol/L硝酸银、1.0 mol/L己二胺配位剂、1.5×10-3 mol/L硼氢化钾、pH值为13的溶液中,在300 r/min搅拌下沉积1 min,可在铝合金表面沉积出粒度为1 μm以下的银颗粒,沉积层与铝合金基体有良好的结合力,蒸煮试验表明抗菌层无鼓泡、无脱落现象发生;铝合金抗菌层的表面抗菌测试结果表明,抗菌沉积层对大肠杆菌的杀菌率可达到96%以上.     

关于(Ti,Cr)N膜摩擦学性能的研究

为了研究多弧离子镀技术中所用靶材与薄膜成分比例的关系,并对比不同成分比例的(Ti,Cr)N膜的摩擦学性能,设计制备了纯Ti靶、纯Cr靶及钛铬比分别为9:1、4:1和1:1的钛铬合金靶共5种靶材进行镀膜试验。利用扫描电子显微镜观察薄膜微观形貌,利用X射线能谱分析仪对微区成分进行定性和半定量分析,利用X射线衍射分析薄膜结构,通过摩擦磨损试验测试薄膜的耐磨性,最终以磨痕宽度、磨痕深度和磨痕长度来计算磨损体积,以磨损体积表征不同膜的耐磨性能。测试结果表明,合金靶制备的薄膜中成分比例并不与靶材中的成分配比一致,但均具有TiCrN(200)择优取向。纯靶制备的薄膜表面最为细腻,TiCrN膜的粗糙度随Cr含量的提高而降低。TiCrN膜的硬度和耐磨性明显优于纯靶制备的薄膜,在靶材配比Ti:Cr=4:1时制备的Ti_0.3Cr_0.23N薄膜硬度最高(HV_0.053274.9)、耐磨性能最好。以合金靶制备复合薄膜时,薄膜中的成分比例受单一金属离化率的影响较大,受靶材中金属配比的影响较小;在薄膜中添加硬质元素可以改善膜的质量、提高耐磨性能。     

多弧离子镀（Ti,W）xN合涂层组织与性能

采用Ti/W复合靶用多弧离子镀技术沉积了（Ti,W)xN合金涂层,并对该涂层的组织与性能进行了研究。结果表明,涂层组织致密,孔隙率极低,主要结构为（Ti,W)2n,并具有较高的显微硬度和抗氧化性。在沉积过程中存在着多元合金涂层与复合靶的成分离析现象,这与靶材的结构有关。     

TC4钛合金表面电弧离子镀TiN/CrN纳米多层薄膜研究

用电弧离子镀技术在TC4钛合金基体上通过改变偏压制备了4组TiN/CrN薄膜,对薄膜的表面形貌、厚度、相结构、硬度、膜基结合力和摩擦系数等组织、性能进行了测试表征。结果表明,薄膜是由TiN相和CrN交替叠加构成的纳米多层薄膜,薄膜的调制周期为60 nm,总的厚度约为480 nm。与基体钛合金相比,镀膜后样品的表面性能与偏压幅值密切相关并有显著提高:显微硬度从基体的3 GPa提高到16.5~24.7 GPa;摩擦系数从基体的0.35大幅度降低到0.14~0.17;薄膜与基体结合牢固,膜基临界载荷在60~80N之间。经电弧离子镀TiN/CrN纳米多层薄膜处理后,TC4钛合金可以满足沙粒和尘埃磨损条件下的耐磨性能要求。     

对LY12铝合金离子镀氮化钛涂层的增强结合力的研究

在LYl2铝合金上,用离子镀设备进行了增强氮化钛涂层结合力的研究。通过镀前表面处理工艺技术及镀膜过程中控制烘烤温度、加镀过渡层、延长沉积时间等主要工艺技术,最终得到了令人满意的、涂层结合力增强的氮化钛涂层。     

多弧离子镀与磁控溅射共沉积TiN/TiCN多层膜的高温抗氧化性能

TiN/TiCN多层膜的高温抗氧化性研究对于扩大其应用领域具有重要作用,但目前鲜见相关报道。采用多弧离子镀与磁控溅射技术以不同调制周期在304不锈钢表面共沉积TiN/TiCN多层膜。采用XRD、XPS、倒置显微镜及高温氧化试验研究了多层膜的高温抗氧化行为。结果表明:TiN/TiCN多层膜表面光滑平整、均匀致密,薄膜主要为具有Ti-(C,N)键的fcc-TiN结构;随着调制周期的减小,TiN/TiCN多层膜生长取向发生转变,且具有(111)晶面生长织构;随着氧化温度的升高,多层膜的显微硬度逐渐降低,氧化增重速率不断增大,且在700℃之后变化速率较快,薄膜的开始氧化温度约为750℃;随着调制周期的减小,多层膜TiN与TiCN界面层数量增多,促使晶粒细化,提高了其致密性,还隔断了缺陷贯穿薄膜的连续性,显著降低了薄膜的孔隙率,致使O原子扩散困难,增强了薄膜的高温抗氧化性能。     

多弧离子镀TiAlN薄膜的制备及其抗氧化性能

目前,关于氮氩比对TiAlN薄膜高温抗氧化性能影响的研究较少。采用多弧离子镀技术在M2高速钢上沉积TiAlN薄膜,利用SEM、XRD等方法研究氮氩流量比对薄膜组织结构、表面形貌和抗氧化性的影响。结果表明:TiAlN薄膜呈δ-TiN面心立方晶体结构;随着氮氩流量比的提高,薄膜表面熔滴数量显著下降,膜层表面更加平整光滑,相结构的择优取向发生改变,硬度先增大后趋于稳定,表面氧化物含量逐渐下降;当氮氩流量比为9∶1时,所得TiAlN薄膜在800℃氧化温度下,其表面会生成一层致密的Al_2O_3保护膜,有效阻止了薄膜被进一步氧化,具有良好的抗氧化性能。     

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.