氮气分压对电弧离子镀CrN_x薄膜组织结构的影响

利用电弧离子镀技术在钛合金表面制备CrNx薄膜,分析讨论氮气分压对薄膜表面形貌、相组成和微观结构的影响。结果表明,随着氮气分压的升高,CrNx薄膜表面熔滴的数量及尺寸减少,表面平整度得到明显改善;薄膜的物相组成在氮气分压为1.0 Pa时由Cr2N相变为CrN相;同时因氮气分压改变粒子、离子的轰击作用,影响薄膜表面的能量状态,CrNx薄膜晶体的择优生长由(200),(220)变为(111)。在氮气分压为1.5 Pa时可获得高沉积效率、高致密度、高硬度,并具有纳米晶体结构的单相CrN薄膜。     

脉冲叠加直流偏压电弧离子镀TiCrNx薄膜的制备与性能研究

采用脉冲叠加直流偏压电弧离子镀技术在硬质合金刀具表面制备TiCrNx薄膜,利用XRD,SEM,多功能材料表面性能测试仪等对TiCrNx薄膜进行表征.结果表明,TiCrNx与TiN薄膜相比,硬度有所下降.膜-基结合力与靶材阴极弧电流及偏压有关.     

脉冲偏压对304不锈钢表面多弧离子镀CrAlN薄膜结构和耐蚀性能的影响

目前,鲜见有关脉冲偏压对多弧离子镀Cr Al N薄膜耐蚀性能影响的报道。以不同的脉冲偏压在304不锈钢表面多弧离子镀Cr Al N薄膜。采用扫描电镜、显微镜、X射线衍射仪、硬度仪、粗糙度仪分析了Cr Al N薄膜的表面形貌、相结构、硬度、表面粗糙度及耐蚀性能,分析了脉冲偏压对相关性能的影响。结果表明:随着脉冲偏压幅值的增大,Cr Al N薄膜表面大颗粒及凹坑尺寸和数量减少,薄膜质量提高;Cr Al N薄膜主要由(Cr,Al)N相组成,随着偏压增加,Cr Al N薄膜出现(220)择优取向;Cr Al N薄膜表面粗糙度随脉冲偏压增大而减小,显微硬度随脉冲偏压的增大而增大;Cr Al N薄膜在3.5%Na Cl溶液中的耐蚀性随着脉冲偏压的增大而增大,脉冲偏压为400 V时,Cr Al N薄膜与基体304不锈钢的腐蚀速率之比为0.34,薄膜的综合性能最好。     

脉冲偏压对电弧离子镀TiNbN硬质薄膜相结构的影响

用电弧离子镀设备,在其他工艺参数相同的条件下,通过仅改变脉冲偏压幅值的方法分别沉积TiNbN硬质薄膜,考察脉冲偏压对薄膜相结构的影响.结果表明,TiNbN硬质薄膜的相结构随脉冲偏压幅值的变化而变化:当幅值为-300 V时,得到TiN类型的(TiNb)N的固溶体;-600 V时,得到TiN和δ-NbN的混合相结构;而在-900 V时,则得到TiN和δ-NbN以及β-Nb2N三相混合结构.分析表明,脉冲偏压能够改变薄膜相结构,这与不同偏压提供的离子沉积能量,能够分别满足各个化合物生成自由能的热力学条件有关.     

脉冲偏压对离子束辅助电弧离子镀TiN/Cu纳米复合膜结构及硬度的影响

采用离子束辅助电弧离子镀技术在高速钢基体上制备TiN/Cu纳米复合薄膜,考察了基体脉冲负偏压对薄膜成分、结构及硬度的影响。用X射线光电子谱、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和纳米压痕等方法分别测试了薄膜的化学成分、结构、表面形貌、硬度以及弹性模量。结果表明,在氮离子束的轰击作用下,随着脉冲偏压幅值从-100 V增加到-900 V时,薄膜中Cu含量先增加而后略有降低,在1.05%~2.50%(原子比)范围内变化。同时,脉冲偏压对薄膜的结构也有明显影响,在-100 V出现TiN(111)择优取向,当基体偏压增加到-300 V以上时,择优取向改变为TiN(220)择优。薄膜的Cu2p峰均对应纯金属Cu,薄膜的晶粒尺寸约在11~17 nm范围内变化。硬度和弹性模量随着偏压幅值增加而增大,当偏压为-900 V时,薄膜硬度和弹性模量达到最大值,分别为29.92 GPa,476 GPa,对应的铜含量为1.91%。     

沉积参量对硼碳氮薄膜光透过性质的影响

采用射频磁控溅射技术,用六角氮化硼和石墨为溅射靶,以氩气(Ar)和氮气(N2)为工作气体,在玻璃衬底上制备出硼碳氮(BCN)薄膜.通过改变氮气分压比、衬底温度及沉积时间,研究了沉积参量对薄膜光透过性质的影响.利用X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)及可见-近红外透过光谱对薄膜进行了表征.实验结果表明,所制备薄膜在400～1000nm波段具有较高透过率.并且沉积参量对BCN薄膜的透过性能有很大影响,适当改变沉积参量能获得透过率高于90%的BCN薄膜.在固定其它条件只改变一个沉积参量的情况下,得到制备具有较高透过率的BCN薄膜的最佳沉积条件:氮气分压比为1/3、沉积温度为300℃、沉积时间为1h.     

U及Si基表面Ti-Al薄膜的制备及组织结构研究

利用Gibbs自由能判据计算了室温和1000 K温度下Ti-Al体系非晶形成成分区间。计算结果表明,Ti-Al非晶形成区间为10%~80%(原子比)Ti。在计算结果的指导下,设计薄膜的成分区间,利用非平衡多靶溅射沉积开展了Ti-Al非晶薄膜在Si和U基上的形成研究。实验在不同脉冲偏压、沉积速率、基体初始温度下进行,薄膜组元成分通过不同靶材的沉积速率来控制完成。利用X射线衍射、扫描电镜、俄歇分析谱仪分析了薄膜的组织结构、表面及界面形貌和成分区间。结果表明,Ti-Al体系在U基上未能获得非晶薄膜,而在Si基上获得了非晶薄膜。所选工艺下,Si基上Ti-Al非晶薄膜形成的成分区间为25%~40%Ti,60%~75%Al。为了能在U基上获得非晶薄膜,加入了第三组元Ni,成功地获得了Ti-Al-Ni非晶薄膜。     

不同氮气气压脉冲激光沉积氮化钛薄膜的结构和电学性能

采用脉冲激光沉积的方法,以高纯TiN为靶材,650℃为生长温度,蓝宝石为衬底,在氮气气压分别为1,2和3Pa的条件下制备了氮化钛薄膜。研究不同氮气气压对氮化钛薄膜生长质量及电学性能的影响。研究发现,在不同氮气气压条件下,均获得了高质量的氮化钛薄膜,其表面致密、(111)晶面择优取向生长且具有金属性;随着氮气压的增加,氮化钛薄膜的(111)晶面对应的衍射峰向高角度方向移动,氮化钛薄膜的N/Ti减小,方块电阻减小,反射谱的最低点向短波长方向漂移。研究结果表明氮化钛薄膜的化学组成和金属性可以通过氮气气压来调节。     

复合离子镀TiCN薄膜的结构与耐蚀性

TiCN薄膜的耐蚀性研究对于扩大其应用领域具有重要作用。采用多弧离子镀和磁控溅射复合离子镀技术在304不锈钢表面制备了TiCN薄膜,研究了工艺参数中脉冲偏压对薄膜结构与耐蚀性能的影响规律。结果表明:随着脉冲偏压幅值的增大,TiCN薄膜表面白色颗粒、针孔及凹坑的尺寸、数量减少,其表面形貌得到改善,薄膜主要由TiCN相组成,随着偏压幅值的增加出现(111)晶面择优取向;随着脉冲偏压幅值的增大,TiCN薄膜在3.5%NaCl中的耐蚀性逐渐提高,在偏压为-300 V时薄膜的自腐蚀电流密度为3.853μA/cm~2,是基体的0.51倍;薄膜在3.5%NaCl溶液中的阻抗谱呈现2个时间常数,电极过程受电化学反应和传质过程控制,在一定的脉冲偏压范围内,薄膜容抗弧的曲率半径和阻抗值也随偏压幅值的升高而增大,即膜层的抗蚀能力增强。     

脉冲偏压作用下MgO薄膜表面的荷电效应

采用脉冲偏压电弧离子沉积技术在玻璃基片上制备了透明的、具有择优取向的MgO薄膜。针对绝缘性薄膜表面的荷电效应,比较了脉冲偏压作用下鞘层对离子的加速时间(即鞘层的寿命)与脉冲宽度的大小以及偏压鞘层的初始厚度与离子穿越的距离的大小,讨论了不同占空比下偏压鞘层对离子的加速效应。利用X射线衍射及扫描电子显微镜对样品的观察结果表明,由于荷电效应,脉冲偏压幅值为-150 V,占空比在10%~40%的范围内,占空比的变化并不能改变MgO薄膜的微观结构和表面形貌。     

脉冲偏压下沉积的立方氮化硼膜的断面结构研究

采用自行研制的磁增强活性反应离子镀系统 ,在脉冲偏压条件下成功地合成了高品质立方氮化硼 (c BN)薄膜。用傅立叶变换红外谱 (FTIR)分析沉积膜的相结构 ,用透射电镜 (TEM)及高分辨率透射电镜 (HRTEM)分析膜的断面结构。FTIR结果表明 :c BN的纯度强烈地受基片负偏压的影响 ,当基片负偏压为 15 5V ,c BN膜的纯度高达 90 %以上。TEM及HRTEM对膜的断面结构分析表明 ,在膜与基片的界面处存在很薄的非晶氮化硼和六方氮化硼 (h BN)层 ,h BN(0 0 0 2 )晶面垂直于基片表面 ,在界面层之上生长着单相c BN层     

Influence of Nitrogen Flow Rate on the Microstructure and Properties of N and Me (Me=Cr,Zr) Co-doped Diamond-like Carbon Films

In this paper,Me (Me=Cr,Zr) and N co-doped diamond like carbon (DLC-MeN) composite films were prepared on cemented carbide substrates by pulsed bias arc ion plating.The effect of nitrogen flow rates on the microstructure and properties of the films were investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS),Raman spectra,grazing incident X-ray diffraction (GIXRD),high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and nano-indentation.Raman,GIXRD and HRTEM results show that the deposited films are nano...     

Crystallization of β-FeSi2 droplets on silicon substrates by room-temperature pulsed laser deposition

This paper reports the fabrication process of β-FeSi₂ droplets on silicon substrates at room temperature by ArF excimer pulsed laser deposition (PLD). The chemical treatment of substrate could compensate the thermal treatment of the deposited droplets. Observations with the transmission electron microscopy revealed that the crystallization of droplet began from the surface of droplet rather than from the interface between the melt and the substrate.     

电弧离子镀中不同偏压模式对TiN薄膜形貌的黄美东

用扫描电子显微镜观察了电弧离子镀中各种不同偏压模式：不加偏压、加不同直流偏压和加幅值相同但占突比不同的脉冲偏压情况下获得的TiN薄膜的表面形貌,结果表明,脉冲偏压可以大大减小膜表面的大颗粒尺寸和数量,显著改善表面形貌。     

Effect of nitrogen environment on NdFeB thin films grown by radio frequency plasma beam assisted pulsed laser deposition

NdFeB is a very attractive material for applications in electrical engineering and in electronics, for high-tech devices where high coercive field and high remanence are needed. In this paper we demonstrate that the deposition of nitrogen doped NdFeB thin films by pulsed laser deposition, in the presence of a nitrogen radiofrequency plasma beam, exhibit improved magnetic properties and surface morphology, when compared to vacuum deposited NdFeB layers. A Nd:YAG pulsed laser (3ω and 4ω) was focused on a NdFeB target, in vacuum, or in the presence of a nitrogen plasma beam. Substrate temperature (RT-850 °C), nitrogen gas pressure, and radiofrequency power (75–150 W), were particularly varied. The thin films were investigated by means of X-ray diffraction, atomic force microscopy, scanning electron microscopy, spectroscopic-ellipsometry, and vibrating sample magnetometry.     

Al_2O_3/CrN_x复合膜的摩擦磨损特性

为改善铝合金零部件的摩擦磨损特性,采用微弧氧化和射频磁控溅射技术,在2A12铝合金表面制备Al2O3/CrNx复合膜。用X射线衍射仪、涡流测厚仪、纳米硬度仪、微摩擦磨损试验机、非接触表面三维形貌仪及扫描电镜对Al2O3涂层及复合膜的相组成、膜厚、纳米硬度、摩擦磨损特性和磨痕形貌等进行了研究。实验结果表明:32μm厚的多孔Al2O3陶瓷涂层由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,外层1.2μm厚的CrNx膜由单质Cr,Cr2N和CrN相组成;Al2O3涂层及Al2O3/CrNx复合膜的摩擦因数和磨损率都随法向载荷的增加而增大,在相同实验参数下,复合膜的摩擦因数和磨损率都远小于Al2O3涂层的,这表明在Al2O3涂层表面沉积CrNx膜能明显改善其摩擦磨损特性,将延长对偶件的使用寿命。     

脉冲偏压对等离子体沉积DLC膜化学结构的影响

以乙炔为气源，用等离子体基脉冲偏压沉积（plasma based pulsd bias deposition缩写PBPBD）技术进行了不同负脉冲偏压条件下制备DLC膜的试验，通过X射线光电子谱（XPS）、激光喇曼光谱[Raman]以及电阻分析方法考察了负脉冲偏压幅值对DLC膜化学结构的影响，结果表明由-50kV到-10kV随负脉冲偏压降低，DLC膜中SP^3键分数单调增加，但当脉冲偏压为0时形成高电阻的类聚合物膜，说明荷能离子的轰击作用形成DLC化学结构的必要条件，键角混乱度和SP^2簇团尺寸与脉冲偏压之间不具有单调关系，在中等幅值负脉冲偏压条件下，键用混乱度较大且SP^2簇团尺寸细小。     

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。     

脉冲磁控溅射氮化铬薄膜及其性能研究

采用新型脉冲磁控溅射技术制备了一系列氯化铬膜，对所制备的不同厚度薄膜进行了AFM和SEM形貌等分析．测定了薄膜的膜基结合强度和硬度，并对薄膜的摩擦学性能进行了研究。结果表明：通过使用铬过渡层可以提高膜基结合强度，镀层厚度对镀层摩擦学性能有影响，膜厚为1200nm的氯化铬膜试样显示出来高硬度、低摩擦系数和良好的抗磨性。