直流反应磁控溅射制备氧化铝薄膜

采用直流反应磁控溅射,以高纯Al为靶材,高纯O2为反应气体,在镍基合金和单晶硅基片上制备了氧化铝薄膜,并对氧化铝薄膜的沉积速率和表面形貌进行了研究.结果表明,氧化铝薄膜的沉积速率随溅射功率的增大先几乎呈线性增大而后增速趋缓;随溅射气压的增加,沉积速率先增大,在1.0Pa时达到峰值,而后随气压继续增大而减小;随Ar/O2流量比的不断增加,沉积速率也随之不断增大,但是随着负偏压的增大,沉积速率先急剧减小而后趋于平缓.用扫描电子显微镜对退火处理前后的氧化铝薄膜表面形貌进行观察,发现在500℃退火1h能够使氧化铝薄膜致密化和平整化.     

铝表面改性SiOx薄膜力学性能研究

采用常压化学气相沉积（APCVD）技术在铝基底上成功制备了改性SiOx陶瓷薄膜。通过显微硬度测试与涂层附着力自动划痕测试定量研究了薄膜显微硬度和膜基结合强度，利用光学显微镜（0M）和扫描电子显微镜（SEM）观察了薄膜的原始表面以及压痕、划痕形貌。结果表明，SiOx膜层由大小不均匀的等轴状颗粒团聚堆垛而成，退火处理时长大或融合成片状；SiOx薄膜有效提高纯铝表面的硬度，并能通过SiOx薄膜变形以松弛表层应力，抑制脆性裂纹产生；划痕测试证明基底和薄膜具有很高的结合强度，薄膜与基底发生塑性变形而不剥离。     

物理气相沉积(Ti,Al)N涂层刀具的切削性能

涂层已成为提高刀具切削性能的重要手段。对上海工具厂镀膜机制备的（Ti,Al）N涂层性能分析发现,其表面硬度达到32GPa,高于TiN的24GPa;同时,涂层表面生长良好。在试验室进行的干式切削试验表明,（Ti,Al）N涂层切削过程中磨损小于TiN涂层,切削寿命高于TN涂层;（Ti,Al）N涂层适合高速切削,分析了（Ti,Al）N涂层适合高速切削的主要原因。     

常压下MOCVD法制备Al2O3薄膜工艺的研究

在常压条件下，采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）系统在Fe-Cr-Ni合金基片上沉积Al2O3薄膜。以仲丁醇铝（ASB）为原料，纯氮为载气，研究基片温度、ASB温度和载气流量对沉积速率的影响。采用EDS、SEM技术对Al2O3薄膜的组成进行分析。研究表明，ABS温度为125℃的工艺条件下，薄膜厚度为500μm，结合强度是梯度涂层（NiAl和Al2O3的梯度沉积）的结合强度的两倍。     

(Ti,Al)N单层和TiN/(Ti,Al)N复合涂层的切削性能研究

借助EDX、SEM、强度测试和切削实验研究了采用磁控溅射在硬质合金基体上沉积的(Ti,Al)N单层和TiN/(Ti,Al)N复合涂层的切削性能。研究表明,两种涂层均与基体结合紧密;TiN/(Ti,Al)N复合涂层则表现出更好的切削性能。     

磁控溅射法制备的羟基磷灰石—氧化锆涂层的力学性能(英文)

采用磁控溅射法在Ti6Al4V钛合金基体上制备羟基磷灰石(HA)-氧化锆(ZrO2)复合涂层,通过SEM、EDS、XRD和划痕法对50HA-50ZrO2和75HA-25ZrO2(质量分数,%)涂层进行表征,分析HA含量对涂层残余应力的影响。实验结果表明,HA-ZrO2复合涂层的物相为HA、ZrO2和Y2O3,在复合过程中HA部分发生分解,产生TCP和CaO等杂质相;涂层表面呈多孔状,有利于类骨组织的生长,50HA-50ZrO2和75HA-25ZrO2深层的表面粗糙度分别为1.61μm和2.92μm;涂层结合界面为机械结合方式,划痕法测量的50HA-50ZrO2和75HA-25ZrO2深层界面结合强度分别为30N和17.5N,随着HA含量的增加,涂层结合强度呈现下降的趋势;50HA-50ZrO2和75HA-25ZrO2涂层的残余应力分别为(-399.1±3)MPa和(-343.2±20.3)MPa,适当增加HA可以减小涂层的残余应力。     

Nd-Fe-B薄膜的磁控溅射法制备与组织结构

对直流磁控溅射法制备Nd-Fe-B薄膜工艺进行了研究.在不同的溅射功率、溅射气压、溅射时间等条件下制备薄膜,并对薄膜进行了AFM、XRD分析.结果表明,Nd-Fe-B薄膜的沉积速率、表面形貌及相结构与溅射功率、溅射气压、溅射时间密切相关.薄膜的沉积速率随磁控溅射功率的增加而增加,薄膜表面晶粒尺寸和表面粗糙度随溅射功率增加而增大.沉积速率随溅射气压的升高先增大后减小.低功率溅射时,薄膜中出现α-Fe、Nd2Fe14B相相对较少,随溅射功率增加,α-Fe相消失,Nd2Fe14B相增多.综合考虑各种因素,最佳溅射功率为100～130 W.     

直流磁控溅射制备二氧化硅薄膜及其性能

采用直流反应磁控溅射法在单晶硅上制备二氧化硅薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)以及傅里叶交换红外光谱仪(FTIR)等研究制备过程中氧含量和溅射功率对薄膜的微结构、表面形貌以及红外吸收等性能的影响.结果表明,室温下溅射出的SiO2薄膜是非晶结构的;随着氧含量的增加,折射率、沉积速率、粗糙度都逐渐减小;沉积速率和粗糙度随着溅射功率的增加而增加;当氧气含量为40％时,薄膜的折射率接近二氧化硅的折射率(1.46).退火后薄膜的压电常数随氧含量的增加先增大再减小,介电常数随着频率的增大而减小.     

Ti（C,N）薄膜的复合硬度与本征硬度的研究

本文对不同性质的膜－基体系通过确定Ｃ的具体取值对Ｊｏｅｎｓｓｏｎ－Ｈｏｇｍａｒｋ模型予以修正，研究了等离子体增强化学气相沉积Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）薄膜的硬度及其随成分组织的变化，Ｔｉ（ｃ，Ｎ）薄膜具有较小的晶粒尺寸和较高的残余压应力，其硬度远高于一般的整体材料，在确定的工艺条件下，其值主要取决于膜的含碳量，大体成线性增加关系。     

中频交流磁控溅射制备氧化锌铝(ZAO)薄膜的研究

等离子体浸没离子注入与沉积技术可实现复杂形状零件表面垂直、均匀地离子注入与沉积处理,在材料表面改性领域具有广泛的应用前景。在技术发明后的20年间,该技术得到了快速的发展,但是也遇到了如何提高离子注入效率和注入均匀性、内表面注入、大面积注入等一系列问题。若上述问题得到解决,将极大的推进等离子体浸没离子注入与沉积技术的工业应用进程。     

占空比对中频磁控溅射（Al,Ti）N周期性多层膜组织与性能的影响

采用LABVIEW软件控制N2气体流量,辅助中频磁控溅射制备不同占空比的(Al,Ti)N周期性多层膜,分别利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、纳米硬度仪研究了(Al,Ti)N周期性多层膜的组织结构和力学性能,研究表明:不同占空比下的薄膜只存在面心立方结构,多层膜具有一定的择优取向,择优取向随着占空比的改变而变化,当占空比为50%时,薄膜中存在(111)和(220)两种取向;多层的结构可以提高薄膜的结合强度和力学性能,获得的多层膜硬度最高为33.58GPa,临界载荷在40N左右,磨损情况也得到了明显的提高,主要是以粘合磨损为主;氮流量的增加有利于多层膜的性能改善。     

工作气压对磁控溅射Mo膜的影响

采用直流磁控溅射沉积技术在不同工作气压下制备Mo膜,研究了工作气压对Mo膜的沉积速率、表面形貌及晶型结构的影响规律,研究表明:工作气压在0.1～0.5 Pa范围内,沉积速率基本保持不变,在0.5～1.5 Pa范围内沉积速率随工作气压的升高而增大;Mo膜的表面粗糙度随工作气压的升高而增加;不同工作气压下制备的Mo膜为立方...     

Characterization of ZrO_2 Films Deposited by Reactive Unbalanced Magnetron Sputtering

ZIRCONIUM OXIDE FILMS are widely used asoptical coatings due to their excellent properties such ashigh refractive index,broad region of low absorptionfrom the near-UV(above240nm)to the mid-IR(below8u,m)and high pulse laser damage threshold.Theirpotential applications include laser mirrors,edge orbroadband filters,etc ni.Many techniques such as electron beam evaporation,ion-assisted deposition[31,molecular beam epitaxy[41,pulse laser deposition[5]and sputtering havebeen employed to depo…     

磁控溅射沉积氧化铝薄膜的迟滞效应

利用光发射谱(OES)技术,对反应磁控溅射过程的氧化铝薄膜的迟滞效应进行了研究.对等离子体中的铝(396 nm)谱线和氧化铝(484 nm)谱线随氧气流量的变化进行了实时测量,获得了其迟滞曲线.在迟滞曲线的不同位置分别进行了氧化铝薄膜的沉积试验.采用X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)和紫外可见吸收光谱仪(UV-VIS)对薄膜的晶体结构、成分和透光性进行了分析.结果表明:由于磁控靶表面的氧化铝沉积影响了铝靶材的溅射,导致Al(396 nm)谱线的强度对氧化铝薄膜的晶体结构、原子比以及样品的透光性有明显的影响.同时,由迟滞曲线可知在氧气流量为1.5～2.0 mL/min的过渡区内存在着一个最优沉积带.在这个沉积带获得的样品,其成分具有最佳的化学原子量配比,为0.689.这说明沉积出了高质量的氧化铝薄膜.     

磁控溅射不同Cr含量Ta-Cr-N薄膜力学及摩擦学性能研究(英文)

使用Cr,Ta靶材,采用反应磁控溅射制备了不同Cr含量的Ta-Cr-N薄膜,对不同薄膜的化学结构、力学性能、耐磨性进行了分析比较。XRD、SEM、EDS、纳米压痕、球盘摩擦及划痕试验被用于测试薄膜的结构及力学性能。在TaN薄膜中掺杂Cr导致晶格常数及薄膜晶粒大小的降低。当Cr含量增加时,薄膜硬度,结合力及耐磨性都有所改善。当Ta-Cr-N薄膜中Cr含量达到29.5%时,薄膜显示了最高的硬度,最小的晶粒及最低的磨损率。     

直流和高功率磁控溅射制备氮化铬薄膜及其结构性能比较

目的 比较直流磁控溅射（DCMS）和高功率磁控溅射（HiPIMS）两种沉积技术制备的氮化铬（CrN）薄膜的结构和性能。方法 采用DCMS和HiPIMS沉积技术,在金属镍（Ni）基底上沉积CrN薄膜,采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和显微硬度计等仪器,分析CrN薄膜的晶相结构、表面以及截面形貌、基底与薄膜复合硬度、摩擦性能等。结果 XRD晶体测量显示DCMS制备的CrN薄膜在(111)晶面择优生长,内应力大;而HiPIMS制备的CrN薄膜为(200)晶面择优生长,内应力小。SEM显示两种方法制备的CrN薄膜都呈柱状晶体结构生长,但HiPIMS沉积的CrN薄膜颗粒尺寸较小,柱状晶体结构和晶粒更致密。硬度测量得到HiPIMS制备的CrN薄膜显微硬度为855.9HV,而DCMS制备的CrN薄膜显微硬度为501.5HV。此外,DCMS制备的CrN薄膜平均摩擦系数为0.640,而HiPIMS制备的CrN薄膜摩擦系数为0.545,耐磨性也好。HiPIMS制备的CrN薄膜的腐蚀电流比DCMS制备的CrN薄膜低1个数量级。结论 HiPIMS沉积技术制备的CrN薄膜颗粒尺寸小,结构更致密,且缺陷少、硬度高、防腐蚀性好,薄膜各项指标都优于DCMS沉积的CrN薄膜。     

不同磁控溅射工艺对纳米晶TiN薄膜微观结构与力学性能的影响

对比研究了直流磁控溅射（dcMS）、高功率脉冲磁控溅射（HPPMS）和调制脉冲磁控溅射（MPPMS）所沉积纳米晶TiN薄膜的组织结构与力学性能。结果表明,因dcMS溅射粒子离化率与动能均较低,薄膜表现为存在少量空洞的柱状晶结构,薄膜力学性能差、沉积速率为51 nm/min。HPPMS因具有较高的瞬时离化率和较低的占空比,薄膜结构致密而光滑,性能得到了显著改善,但平均沉积速率较低,仅为25 nm/min。通过MPPMS技术可大范围调节峰值靶功率和占空比,从而得到较高的离化率和平均沉积速率,薄膜结构致密光滑、力学性能优异,沉积速率达45 nm/min,接近dcMS。     

Ti 6 Al 4 V 表面 Ti-Cu-N 纳米薄膜溅射沉积及其抗菌性能研究

目的提高医用钛合金的抗菌性能。方法应用直流磁控溅射在Ti6Al4V基体上沉积Ti-Cu-N薄膜,通过平板计数法和细菌活死染色对比研究薄膜和基材的抗菌性能。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和辉光放电光谱分析仪研究薄膜的微观组织、化学成分分布。结果 Ti-Cu-N薄膜对大肠杆菌展现了优良抗菌性能。结论 Ti-Cu-N薄膜能够很好地改善Ti6Al4V合金的抗菌性能。     

氮气流量对反应磁控溅射TiN薄膜微结构与力学性能的影响

利用磁控溅射镀膜技术分别在硬质合金YG6X和单晶Si片表面制备TiN薄膜,分析N2流量对薄膜相组成、表面形貌、显微硬度和膜基结合力的影响。结果表明,N2流量对薄膜的微结构以及力学性能具有重要影响。随着N2流量的降低,TiN薄膜表面孔洞和台阶明显减少,表面平整度得到明显改善;薄膜的物相组成在N2流量为0.2sccm时为TiN和TiN0.61两相;N2流量的变化改变了薄膜表面的能量状态,因此,降低N2流量导致TiN薄膜的生长取向由(200)面向(111)面转变。同时,N2流量为2.4 sccm时TiN薄膜的膜基结合力最高,此时TiN薄膜也具有最高的显微硬度。     

直流溅射沉积CrN薄膜组织结构与摩擦性能分析研究

采用直流反应溅射在304不锈钢表面沉积CrN薄膜。利用X射线衍射仪（XRD）,扫描电子显微镜（SEM）,原子力显微镜（AFM）,显微硬度计,磨损试验机与三维轮廓仪等表征氮气流量对CrN薄膜组织结构与摩擦性能的影响。研究结果表明,随着氮气流量的增加,CrN (200)晶面呈择优取向,薄膜的沉积速率随着氮气流量的增加逐渐降低。另外,薄膜的表面粗糙度随着氮气流量的增加呈先降低后增加的趋势。随着氮气流量从15 sccm增加至30 sccm时,薄膜的显微硬度先从527.34 HV增加至1042.26 HV,当氮气流量再增加至35 sccm时,薄膜的显微硬度却降低至918 HV。磨损试验表明,当氮气流量为30 sccm 时薄膜具有最小的摩擦系数0.93和磨损率2.02×10-15m3·(N·m)-1,显示最佳的磨损性能。