TiAl合金表面等离子渗铬工艺

用双层辉光离子渗金属技术,在TiAl合金表面渗入铬元素,形成合金层。研究了温度、气压、源极电压、阴极电压等工艺参数对渗层成分、厚度及显微组织的影响。结果表明,在源极电压700V、阴极电压450-280V、极间距18mm、试样温度1050℃、工作气压25Pa和保温时间4h的工艺参数条件下,渗铬层厚度可达60μm,渗层成分呈梯度分布,表面硬度明显提高。     

双辉渗金属放电效应及电极结构设计原理

介绍了双层辉光离子渗金属技术的基本原理和技术特点,源极、阴极及辅助阴极设计的基本原则,离子渗金属的两种放电模式及其产生的效应,总结了渗金属电极几何结构设计原理.双层辉光离子渗金属技术主要有3个技术特点:固体材料的阴极溅射、形成有利溅射和扩散的高温条件和增加等离子放电的空心阴极效应.其放电模式为:独立放电模式和空心阴极放电模式.源极和阴极设计原则依据双层辉光离子渗金属的特点和放电模式,为"仿形"原则.     

Ti6Al4V表面双层辉光等离子渗铬及渗层的抗高温氧化性能

钛合金常规表面改性技术多存在与基体结合强度差的不足,采用双层辉光等离子渗铬则可解决这一问题。为此,利用双层辉光等离子表面冶金技术对Ti6Al4V合金表面渗铬,通过正交试验优选了最优渗铬工艺主参数,对渗层的抗高温氧化性能进行了研究。从渗层厚度和与基体结合强度方面得到了最优工艺参数：源极电压950V,工件电压400V,气压...     

高性能结构材料技术：提高金属表面耐磨耐蚀的双辉渗金属技术

提高金属表面耐磨耐蚀的双辉渗金属技术是由太原理工大学和北京科技大学联合研制开发的基于提高合金表面耐磨耐蚀的一种新型的表面改型技术。该技术于1985年获得美国专利，而后技术发明人又对该项技术进行了系统的研究和进一步完善。双层辉光渗金属技术是等离子表面冶金新技术，其基本原理是利用低真空条件下的气体辉光放电所产生的等离子体，使普通材料表面形成具有特殊物理化学性质的合金层，合金层中合金元素含量可以在百分之几到百分之九十以上的范围内变化，合金层厚度可以达到数百微米，如在普通钢表面形成高速钢、不锈钢和镍基超合金等。由于双层辉光渗金属技术是低温等离子技术与传统渗金属技术的有机结合，渗层是依靠扩散方法形成的，合金元素在表面与基体之间成梯度分布，渗层与基体之间是靠形成合金结合起来的，因此结合非常牢固，渗层不易脱落，这是金属涂镀技术所不及的突出优点。由此，该项技术开创了表面冶金新领域，具有广阔的市场应用前景。本项目属于国家“863”计划。     

钛合金双辉离子无氢渗碳中的离子绕射现象

针对钛合金耐磨性差、易产生氢脆的特性,以格栅状高纯度固体石墨做源极,钛合金Ti6A14V做阴极,氩气作为工作气体,依靠辉光放电和空心阴极效应在Ti6A14V表面制备渗碳合金层;X射线衍射和辉光放电光谱试验显示,合金层由高硬度相TiC及游离态减磨C相组成;渗层内C元素的含量呈梯度分布;表面硬度大幅度提高.由表及里硬度梯度降低;反复试验表明,试样周围高浓度、稳定的渗碳气氛对形成理想的渗碳效果是非常重要的.     

Ti6Al4V合金表面等离子Ni-Ti共渗研究

选用等原子比Ni-Ti合金板作为源极,利用等离子表面合金化技术在Ti6Al4V合金表面制备Ni-Ti共渗层.主要研究了温度、工作气压、源极电压、工件电压对渗层显微组织、成分的影响,得出合理的工艺参数.分析了渗层成分分布、组织形貌、相结构、硬度及摩擦学性能.结果表明,在温度为900℃、工作气压为35Pa时进行共渗,渗层组织均匀,白亮层厚度约18μm,成分基本成梯度分布.Ni-Ti合金层耐磨性与基材相比显著提高.     

钛表面辉光等离子渗钯电极结构尺寸的优化

分析了钛表面双层辉光等离子渗钯放电状态中的空心阴极放电,分析认为工件极内部是等电位空心阴极放电,源极与工件极是不等电位空心阴极放电.通过对放电状态下电子的作用分析,论证了源极与工件极距离选择20 mm,工件极尺寸选择50 mm,气体压力选择20 Pa是比较合理的电极结构尺寸和气体压力参数.     

Q235钢表面双层辉光离子强化层摩擦磨损性能

在真空容器中,设置提供含有欲渗合金元素Mo,Cr的供给源和被渗Q235钢试样,利用双层辉光离子渗金属技术,在试样表面进行Mo-Cr共渗,之后经渗碳、淬火及回火复合处理形成强化层.Mo-Cr共渗层厚度在100μm以上,表面Mo含量可达20%(质量分数,下同),Cr含量达到10%.复合处理后表面硬度达到1300HV0.025.M-200磨损试验机磨损实验表明,摩擦因数平均在0.1左右,平均相对耐磨性是GCr15钢经渗碳、淬火及回火后的2.25倍.     

钛合金离子渗镀表面处理新进展

介绍了钛合金表面加弧辉光离子无氢渗镀碳、双层辉光离子无氢渗碳、双层辉光离子渗铬、渗铜等 表面处理的新方法;检测结果显示在钛合金表面均形成了梯度合金层,进一步检测表明,表面渗镀合金层对 改善钛合金耐磨、耐蚀和阻燃性均有显著的作用。     

双层辉光离子渗金属中W-Mo合金供给源的研究

研究了双层辉光离子W-Mo共渗时，提供合金元素的W-Mo合金源极的表面成分和形貌变化．结果表明：在氩离子的轰击下，W-Mo合金源极表面在在明显的择优溅射，在稳定态达到之前有一定的过渡期，并最终形成一定成分范围的微循环择优溅射．     

理论分析辉光放电对碳纳米管生长速率的影响

利用负偏压增强热丝化学气相沉积 ,在沉积过渡层Ta和催化剂NiFe层的Si衬底上制备了碳纳米管 ,并用扫描电子显微镜研究了它们的形貌。发现辉光放电后 ,碳纳米管的平均长度比无辉光放电时大 ,并且随着负偏压的增大而增大 ,即辉光放电增大了它们的生长速率。结合辉光放电和扩散理论分析了辉光放电对碳纳米管生长速率的影响 ,结果表明在生长碳纳米管的过程中 ,由于辉光放电的产生 ,碳在催化剂中的活度得到增强 ,从而增大了碳纳米管的生长速率。     

Development of a pulsed radio frequency glow discharge for three-dimensional elemental surface imaging. 1. Application to biopolymer analysis

Glow discharge optical emission spectrometry has cemented itself as an important surface elemental analysis technique in part because of its superb depth resolution (on the order of single nanometers). However, very few studies have explored the ability of the glow discharge to provide laterally resolved elemental information. In the present study, an end-on-viewed pulsed radio frequency glow discharge is coupled to a monochromatic imaging spectrometer to provide lateral surface imaging. The performance of the technique is demonstrated with etched copper circuits on fiber-glass substrates, and it is shown how several operating parameters including pressure, pulsed mode operation, and time-resolved detection affect the lateral surface resolution. In addition, because a pulsed radio frequency glow discharge offers elemental information on nonconducting samples, the technique is applied to the three-dimensional elemental analysis of proteins on blotting substrates. Several alternative sample types are also examined, including photographic film and glass.     

钛合金表面加弧辉光离子渗镍铬及其性能研究

采用加弧辉光离子渗金属新技术处理钛合金Ti5Al2.5Sn表面,研究了渗层的相组成特点,成分分布情况,评价了改性层的磨擦摩损性能,及与钛合金基体间的接触腐蚀相容性等。结果表明加弧辉光离子渗技术可以快速地在钛合金表面获得NiCr镀渗复合层。渗层由Ni3Ti等金属间化合物组成,其硬度、耐磨性能均高于离子注氮层,具有较高的抗含Cl^-1水溶液腐蚀性能,在含Cl^-1腐蚀环境中与钛合金基体接触相容。     

不锈钢表面渗铜扩散复合处理合金层的抗菌性能研究

采用等离子表面合金化及辉光轰击热扩散复合处理技术在不锈钢表面进行了铜合金化处理. 利用薄膜密贴法对改性层的抗菌性能进行了测试. 通过扫描电子显微镜(SEM)、辉光放电光谱分析仪(GDOES)和X射线光电子能谱(XPS)等手段, 研究了铜合金层的微观组织、化学成分分布及抗菌前后表面铜的价态变化. 结果表明, 铜合金层对大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)都展现了优良抗菌性能; 合金层表面铜约为5.7wt%, 合金层厚度约2.7 µm; 表面铜合金化不锈钢与菌液接触后, 不锈钢表面的铜元素以铜离子析出, 并且与试验菌种发生作用, 杀灭试验细菌.     

Ag/Cu共渗不锈钢表面的微观结构及抗菌性能研究

以银铜合金为靶材,利用辉光等离子体在AISI304不锈钢表面同时渗入银和铜,制备性能优良的抗菌不锈钢。对渗层的形貌、化学组成、耐蚀性能和抗菌性能进行了研究,结果表明,所得渗层在不锈钢表面分布均匀,Ag/Cu元素质量比为4.9∶3;不锈钢表面渗层腐蚀电位由-0.103V提高到0.07V,自腐蚀电流密度从1.66×10-7A/cm2降至5.813×10-9A/cm2,耐腐蚀性能有所提高;渗层对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率均达100%。     

Ni-Cu-P化学镀工艺及组织结构的研究

研究了Ni-Cu-P化学镀液主要成分、PH值、温度以及时间等工艺参数对化学沉积Ni-Cu-P合金镀层成分及镀速的影响。通过选择适当的镀液成分及工艺参数,得到了Cu含量从0到56．18wt%的Ni-Cu-P合金镀层。利用EDS和XRD研究了镀液中硫酸铜浓度对Ni-Cu-P合金镀层组织结构的影响。在硫酸铜浓度低于3g/L时,Ni-Cu-P合金镀层中P含量高于7．05wt%,合金镀层是非晶态结构。     

Radio frequency glow discharge mass spectrometry for the characterization of bulk polymers

A radio frequency (rf)-powered glow discharge (GD) atomization/ionization source is utilized to determine the applicability of the technique for direct polymer analysis. A series of PTFE-based polymers are studied to assess their fingerprint mass spectra and to distinguish each sample by its differing base peaks and relative peak intensities. A parametric study with respect to discharge gas pressure and rf power is conducted to evaluate their respective roles in the sputtering process as well as possible ionization mechanisms. The results of the GD sputtering processes are examined by scanning electron micrographs of a sputtered PTFE surface. Excellent discharge stabilization characteristics (<3 min) were observed in temporal response curves. Internal stability with respect to signal intensity is observed to be <5% RSD for samples of different thicknesses. Finally, the ability to obtain depth profiles of layered samples was demonstrated for the case of a Cu layer deposited on a PTFE substrate.     

真空蒸发冷凝制备超细铜粉的研究

借助激光粒度分析仪、扫描电镜、辉光放电质谱仪和X射线衍射仪等手段研究了真空蒸发冷凝制备超细Cu粉的方法及规律。实验表明,金属Cu的蒸发速率受蒸发温度和真空度的影响较大,所得Cu粉为面心立方晶体,形状规则,平均粒径小于2μm,分散性好,而且在真空条件下有利于制备高纯Cu粉。考察了蒸发温度、真空度、保温时间和冷凝条件四个因素对超细Cu粉粒度和形貌的影响规律,并用成核理论进行了分析。     

Copper surface morphology developed in a magnetron sputtering system

A study has been made of the effects of ion bombardment on copper surface morphology in a magnetron sputtering system using different glow discharge atmospheres of Ar, Ar/O₂ and Ar/N₂, respectively. The morphological features detected by the scanning electron microscope were: conical protrusions, etch pits, ripple and pillar structures. Conditions of cone formation were examined under the effects of: (1) ion dose, (2) gas type/content and (3) bombarding time. The results showed that treating copper in a mixture of (25% O₂ + 75% Ar) d.c. glow discharge produced a surface of a high population of well-defined cones which may be utilized as a selective absorbing surface in solar thermal collectors or in other applications.     

定向凝固结合电子束制备高纯铜的研究

对定向凝固结合电子束制备5N高纯铜进行了研究。首先采用真空感应熔炼4N(99.99%)阴极铜并进行定向凝固实验,然后利用电子束对定向凝固后的铸锭进行重熔精炼,利用辉光放电质谱仪进行成分分析。实验结果表明:真空熔炼可以有效去除铜中饱和蒸气压高的杂质;通过定向凝固,杂质元素含量沿铸锭轴向逐渐升高;经过组合工艺提纯后,总杂质含量由13.6×10-6降低至4.0×10-6,铜的纯度提高至99.9996%。