类金刚石薄膜硬度的研究

采用脉冲真空电弧离子源镀制了类金刚石薄膜,研究了影响类金刚石薄膜硬度的各种因素,包括:基片温度、主回路电压、清洗时间、膜层厚度和脉冲频率等,分析了各种镀制参数对薄膜硬度的影响机理,找出了最佳镀制工艺参数.     

引入CO2提高金刚石薄膜的沉积速率

微波等离子体法合成的金刚石薄膜质量好,但常规小型微波等离子体沉积金刚石薄膜速率低,为此,本实验在H2-CH4系统中引入CO2来提高金刚石薄膜的沉积速率.研究了不同碳源体积分数、功率、压力对沉积速率、金刚石形貌、电阻率的影响.其规律是随着碳源体积分数的增加,金刚石膜的沉积速率增加;随着压力的增加,生长速率呈现一个先增后减的趋势;随着功率的增加,也存在一个先增后降的趋势.研究结果表明碳源体积分数对沉积速率影响最大.综合各种因素,得到在H2+CH4+CO2的条件下沉积金刚石薄膜的最佳工艺条件为:碳源体积分数为0.63%;C/O=1.086;功率为490 W;压力为5.33 kPa.引入CO2使沉积速率得到提高,为常规方法沉积速率的3倍左右,表明引入CO2.是一种提高沉积速率的有效方法.     

激光化学气相沉积(连载之二)

介绍了激光化学气相沉积的基本原理,较详细地讲述了制备金属薄膜、金刚石薄膜、类金刚石薄膜、氢化非晶硅薄膜、化合物半导体薄膜及绝缘体薄膜等所用的激光器、工艺参数以及薄膜的性能.     

激光化学气相沉积(连载之一)

本讲座介绍了激光化学气相沉积的基本原理,较详细地讲述了制备金属薄膜、金刚石薄膜、类金刚石薄膜、氢化非晶硅薄膜、化合物半导体薄膜及绝缘体薄膜等所用的激光器、工艺参数以及薄膜的性能.     

激光化学气相沉积(连载之三)

本讲座介绍了激光化学气相沉积的基本原理,较详细地讲述了制备金属薄膜、金刚石薄膜、类金刚石薄膜、氢化非晶硅薄膜、化合物半导体薄膜及绝缘体薄膜等所用的激光器、工艺参数以及薄膜的性能.     

聚碳酸脂镜片上沉积类金刚石薄膜耐磨性的研究

针对树脂镜片耐磨性较差的问题,在聚碳酸脂(PC)镜片上采用射频辉光放电等离子体(RF-PECVD)设备沉积类金刚石(DLC)薄膜来提高耐磨性,研究了沉积工艺条件对PC基体镀类金刚石(DLC)薄膜耐磨性的影响.摩擦磨损试验、显微硬度检测评价的结果表明:在PC镜片上沉积DLC薄膜后其耐磨性有很大提高,磨损率从12.5μg/m降低到5.7μg/m,摩擦系数由0.6降到0.22,硬度提高35.7%,并获得较佳的工艺参数.     

类金刚石薄膜的紫外可见区光学特性研究

在类金刚石薄膜（DLC）光学特性的研究方面,主要工作集中在红外区光学特性,在可见区和紫外区光学特性研究方面存在空白;鉴于此详细研究了采用脉冲电弧沉积DLC薄膜在可见区和紫外区的光学特性。利用脉冲电弧离子镀技术,在石英基片上和不同工艺条件下制备了类金刚石薄膜,研究了类金刚石薄膜在紫外和可见区的光学常数、光学透过率和光学能隙。结果表明,主回路电压是薄膜的光学常数变化的主要影响因素,低主回路电压下制备的类金刚石薄膜具有较低消光系数和折射率;不同的工艺条件下制备的类金刚石折射率从2．56变化到1．89（波长400nm）;沉积速率对薄膜的折射率和消光系数没有明显的影响;DLC薄膜的光学能隙在3．95eV左右;紫外区和可见区的透过率谱和椭偏仪测得的光学常数相互一致。     

硬质合金刀具上的类金刚石薄膜硬度的研究

采用射频辉光等离子体法制备了类金刚石薄膜,研究了影响类金刚石薄膜硬度的各种因素,包括:极板间距、甲烷浓度、射频功率和膜层厚度等,分析了各种生长参数对类金刚石薄膜硬度的影响机理,找出了最佳的生长参数。     

SiC衬底金刚石薄膜的制备与性能表征

用热丝CVD法,以丙酮和氢气为碳源,在SiC衬底上沉积金刚石薄膜,提出了分步变参数沉积法制备超细晶粒金刚石复合薄膜的新工艺.结果表明,合理控制工艺条件的新工艺,对金刚石薄膜质量、形貌和粗糙度、薄膜与衬底间的附着力以及薄膜的摩擦系数有显著影响,金刚石薄膜的平均晶粒尺寸从3 μm减小到0.3 μm,拉曼特征峰显示超细晶粒金刚石薄膜特征,涂层附着力好,超细晶粒金刚石薄膜的表面粗糙度和摩擦系数值显著下降,对获取实用化的SiC在基体上沉积高附着强度、低粗糙度金刚石薄膜的新技术具有重要的意义.     

热丝化学气相沉积金刚石薄膜空间场的数值分析

根据热丝化学气相沉积(HFCVD)金刚石薄膜的几何特点和工艺参数,建立了该系统的二维温度场、速度场和密度场 的耦合模型.利用该模型对沉积大面积金刚石薄膜的空间场进行了模拟计算,研究了沉积参数对空间场的影响.结果表明,衬底处 的温度分布和质量流密度的计算值与实测值相吻合.只有气体进口速度对质量流密度的均匀性影响最大,其它沉积参数对衬底温度 的均匀性、质量流密度的均匀性影响不大.从热丝阵列的最低温度出发,优选出沉积100 mm×100 mm、高质量金刚石薄膜比 较适宜的热丝几何参数.     

沉积类金刚石膜过程对钛箔基体性能和组织的影响

本文采用真空阴极电弧沉积方法，研究在成形Ｔｉ箔上沉积类金刚石膜以制备ＤＬＣ／Ｔｉ复合扬声器振膜过程中，Ｔｉ箔性能与组织的变化时发现，镀前的“轰击”处理使Ｔｉ箔发生完全再结晶，基体显微硬度下降；随后的镀膜过程使基体显微度回升，其回升幅度主要与沉积速率、沉积温度、膜层厚度等因素有关。     

PVD涂层技术制备类金刚石薄膜及性能研究综述

介绍了采用物理气相沉积(PVD)技术制备类金刚石涂层的方法,进而论述了涂层的摩擦磨损和结合力等性能的研究现状和发展前景。分析并综述了类金刚石涂层的技术发展,以及制备类金刚石薄膜的方法和影响其性能的多种要素。表面涂有类金刚石薄膜的工件具有较高的硬度、良好的热传导率、极低的摩擦系数、优异的电绝缘性能等。类金刚石薄膜(DLC Films)是近年来兴起的一种以sp3和sp2键的形式结合生成的亚稳态材料,因其优异的减摩和抗磨性能,在摩擦学领域获得了广泛应用,是一种与金刚石涂层性能相似的新型薄膜材料。DLC涂层的性能研究大多集中在它的摩擦学特性和结合力性能,并且作为优质的涂层材料已被广泛应用于汽车、模具、刀具等领域。     

立方氮化硼薄膜及溅射沉积的研究进展

溅射沉积由于获得的cBN薄膜颗粒尺寸小、立方相含量高,是cBN薄膜制备技术发展的一个重要方向。本文介绍了溅射沉积过程中的基体负偏压、沉积气氛、沉积温度、靶材功率等工艺参数对cBN薄膜中立方相的含量和薄膜性能的影响规律。并从优化沉积工艺参数、采用过渡层及在膜层中引入其它元素方面介绍了在降低膜层应力方面取得的研究进展。分析归纳出溅射沉积cBN薄膜目前存在的主要问题是薄膜应力过大、存在非立方相氮化硼及B、N原子的比例失配。提出了下一步研究工作的重点是通过深入认识溅射沉积cBN薄膜的的形成机理,优化沉积工艺参数及设计合理的过渡层和新型梯度涂层,以提高立方相的含量、保证B、N原子的比例、降低膜层应力。     

化学气相沉积温度对AZ31镁合金表面制备DLC薄膜微观结构及机械性能的影响

目的提高镁合金表面硬度及耐磨性,给出最佳性能薄膜的制备温度。方法采用化学气相沉积(PECVD)技术在AZ31镁合金表面制备了含氢DLC薄膜,研究了沉积温度对DLC薄膜厚度、表面形貌、硬度、杨氏模量、耐磨性能、膜基结合力以及sp^3键含量的影响,并对相应的影响机制进行了讨论。结果沉积温度对AZ31镁合金表面DLC膜的组织及性能有显著影响。温度较低时,碳粒子能量较低,无法注入薄膜亚表层,只能停留在表面以sp^2杂化方式生长。随着温度的升高,碳粒子能量增加,更多的sp^3杂化键形成。沉积温度为75℃时,薄膜中sp^3杂化键含量最多,此时薄膜最厚约为7.67μm,硬度最大可达5.95 GPa,杨氏模量值最高达到43.2 GPa,并且摩擦系数最低仅为0.03。随着温度进一步升高,碳粒子能量持续增加,轰击薄膜表面时会使碳-氢键断裂,造成氢的脱附,使薄膜中sp^3杂化键减少,从而降低了薄膜的硬度及耐磨性等机械性能。结论在本研究工作温度范围内,75℃为AZ31镁合金表面制备DLC薄膜的最佳温度。     

The formation of diamond-like carbon film at atmospheric pressure by the pulsed laser/plasma hybrid deposition method

A pulsed laser/plasma hybrid deposition method has been developed to produce the diamond-like carbon (DLC) film at atmospheric pressure in this work. A plasma torch was used to heat up the carbon particles which were simultaneously ablated by a pulsed laser, thus the kinetic energy of the carbon particle can be increased to form the carbon atoms with amorphous bonding structure of the DLC film by this proposed hybrid deposition method.The influences of the plasma flow have been examined numerically and experimentally. In the numerical analysis, the temperatures of the plasma flow at various inlet pressures and electrode currents have been predicted. According to the experimental results of the carbon film inspected by the Raman spectroscopy, it reveals that the intensity ratio of the D-band to G-band of the carbon film can be reduced to 0.5 by the implementation of plasma flow. Therefore the DLC film was solidly formed. The adhesive strength of the DLC film was also characterized by the scratch test, it can be found that the critical loading of the film is up to 19 N.     

Properties of Zr-ZrC-ZrC/DLC gradient films on TiNi alloy by the PIIID technique combined with PECVD

The Zr-ZrC-ZrC/DLC gradient composite films were prepared on TiNi alloy by the techniques combined plasma immersion ion implantation and deposition (PIIID) and plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). With this method, the Zr-ZrC intermixed layers can be obtained by the ion implantation and deposition before the deposition of the ZrC/DLC composite film. In our study, an optimal gradient composite film has been deposited on the NiTi alloys by optimizing the process parameters for implantation and deposition. The surface topography was observed through AFM and the influence of the deposition voltage on the surface topography of the film was investigated. XPS results indicate that on the outmost layer, the Zr ions are mixed with the DLC film and form ZrC phase, the binding energy of C 1s and the composition concentration of ZrC depend heavily on the bias voltage. With the increase of bias voltage, the content of ZrC and the ratio of sp³/sp² firstly increases, reaching a maximum value at 200 V, and then decreases. The nano-indentation and friction experiments indicate that the gradient composite film at 200 V has a higher hardness and lower friction coefficient compared with that of the bare NiTi alloy. The microscratch curve tests indicate that gradient composite films have an excellent bonding property comparing to undoped DLC film. Based on the electrochemical measurement and ion releasing tests, we have found that the gradient composite films exhibit better corrosion resistance property and higher depression ability for the Ni ion releasing from the NiTi substrate in the Hank's solution at 37°C.     

类金刚石膜的性质和制备及应用

介绍了类金刚石膜的性能、制备方法以及应用.类金刚石膜(DLC)是由sp3键组态的碳和sp2键组态的碳混合组成的碳材料,由于具有与金刚石膜(DF)相似的性能--优异的光学特性、机械特性、电学特性和化学特性,同时现行制备方法(化学气相沉积,物理气相沉积等)相对容易实现,并且其产品已经应用到光学、医学、机械、电子等多个领域,因此引起人们极大兴趣.     

化学预处理对微型钻头沉积类金刚石薄膜附着力的影响

在刀具上沉积类金刚石(DLC)薄膜的关键技术问题是如何提高DLC薄膜的附着力,以发挥DLC薄膜在刀具涂层领域的优势。本文通过对微型钻头表面进行不同的化学预处理后利用射频等离子体化学气相沉法沉积DLC薄膜,对影响膜基附着力的内在规律进行了探讨。结果表明:采用简单酸碱腐蚀(先后使用NaOH溶液和HNO3溶液进行腐蚀)对DLC薄膜附着力的提高有一定作用,而综合腐蚀(首先使用酸碱腐蚀,然后使用Murakami试剂腐蚀)的效果更佳;此外,使用Murakami试剂腐蚀时间过长(超过6 min)会影响钻头本体的机械强度。实验结果对于DLC薄膜作为微型钻头涂层的应用具有很好的指导意义。     

类金刚石薄膜的摩擦性能及其应用

首先从成键结构的角度分析了DLC薄膜摩擦性能的由来,然后分别从DLC薄膜的沉积工艺(包括制备方法、气源种类和掺杂元素)、摩擦环境条件和基底材料选择等三方面入手,讨论了影响DLC薄膜摩擦性能的主要因素及其影响规律。经过总结发现,通过调节DLC薄膜的沉积工艺可以改变DLC薄膜中sp~2杂化碳的含量以及氢的含量,进而影响DLC薄膜的摩擦性能;真空、惰性气体和低湿环境有利于获得更好的摩擦效果;过渡层和偏压有利于提高DLC薄膜与基底之间的附着力,其摩擦性能也会得到提升。最后对DLC薄膜在机械加工及耐磨器件、光学和电子保护以及生物医学领域的应用进行了综述,并对应用过程中存在的两大问题——DLC薄膜的内应力和热稳定性进行了分析,归纳了一些具体的解决方案,并对DLC薄膜的发展趋势进行了展望。     

类金刚石碳膜的研究进展

从类金刚石碳膜作为耐磨薄膜的角度出发，综述了近年来类金刚石碳膜(DLC)结构、沉积技术、沉积机理和性能方面的相关研究进展。介绍了DLC的相结构、过滤阴极真空弧(FCVA)、类金刚石碳膜的沉积机理及主要工艺影响因素，同时指出了存在的问题及研究发展趋势。