硬质合金表面Mo离子注入对CVD金刚石涂层形成的影响

采用离子注入工艺对YG6硬质合金表面进行处理,探讨了离子注入处理对硬质合金CVD金刚石涂层形成的影响。研究结果表明,Mo离子注入使硬质合金表面细化,金刚石涂层的粒度减小,改善了金刚石薄膜与合金衬底间的附着力。     

强电流直流伸展电弧法制备硬质合金微型工具的SiC过渡层和金刚石涂层

采用强电流直流伸展电弧化学气相沉积(HCDCA CVD)技术在硬质合金微型工具表面沉积了SiC涂层作为过渡层,并在此基础之上制备了金刚石涂层。实验结果表明,采用HCDCA CVD技术在硬质合金表面制备的SiC纳米涂层连续、致密;此过渡层可有效地抑制硬质合金基体中Co的外向扩散,确保在不进行酸蚀去Co预处理的情况下,金刚石涂层对硬质合金基体具有良好的附着力。切削检测的结果表明,实验所制备的SiC过渡层/金刚石涂层的微型铣刀与未涂层微型铣刀相比,切削刃没有切削屑的粘结,且加工后的工件表面上毛刺较少。这些结果表明,SiC过渡层/金刚石涂层硬质合金微型工具将具有优异的加工性能。     

WC-Co硬质合金/CVD金刚石涂层刀具研究现状

化学气相沉积(Chemical vapor deposition,CVD)金刚石涂层刀具具有高硬度、优异的耐磨性、良好的冲击韧性和化学稳定性,能满足高效率、高精度的加工要求,逐渐成为切削铝和高硅铝合金、碳纤维增强复合材料及石墨等轻质量高强度难加工材料的主流涂层刀具。基于WC-Co硬质合金为基体的CVD金刚石涂层刀具在切削加工过程中容易发生CVD金刚石涂层的剥落,自主研发结合性能优良、长时间加工稳定的WC-Co硬质合金/CVD金刚石涂层刀具仍是该领域国内外发展的必然趋势。目前,研究者为了提高WC-Co硬质合金/CVD金刚石涂层刀具的结合性能,采用化学刻蚀法和机械处理法相结合去除WC-Co硬质合金基体表层中的Co粘结相,发现其能增强涂层与基体的结合强度,但基体表层Co粘结相含量的减少容易导致基体中形成脆化层,降低基体的强度和韧性。为了减少基体的强度和韧性损失,研究者在WC-Co硬质合金基体和金刚石涂层之间制备稳定的含Co中间化合物或沉积中间层,成功阻挡Co粘结相的热扩散。除了上述方法外,研究者还通过调控金刚石涂层工艺参数和结构,将微米晶与纳米晶金刚石层叠相结合,来提高金刚石涂层刀具的摩擦学...     

CVD金刚石表面金属化Cr/Cu/Ni/Au的研究

用化学气相沉积（CVD）金刚石表面金属化，制备了多层膜Cr／Cu／Ni／Au，膜层与CVD金刚石基体间的附着强度高。运用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和差热分析（DTA）对Cr／CVD金刚石界面进行了分析，发现在金属化温度低于300℃时，Cr与CVD金刚石之间无化学反应，并对附着机制进行了探讨。在对Cr／CVD金刚石进行热处理时发现，在474．6～970℃之间，DTA曲线有明显的吸热效应，即界面有化学反应产生。在经900℃左右热处理后，XRD分析界面有Cr3C2和Cr7C3生成。     

金刚石膜—硬质合金基体横截面组织的金相研究

采用MeF3金相显微镜对CVD金刚石膜－硬质合金基体横截面的组织进行了观察，重点研究了甲烷浓度对CVD金刚石膜－基横截面各组织层次的影响。结果表明：硬质合金基体的表面组织发生了显著的变化，形成了不同的组织层次，在化学侵蚀脱钴和等离子体刻蚀脱碳预处理的基础上所沉积的金刚石膜－基横截面组织层次为：金刚石膜／薄的石墨或游离碳层／细小WC层／残留脱碳层（η相十W相）／残留疏松层／YG8基体，甲烷浓度对各层次的形成和厚度有显著的影响。     

WC-Co硬质合金基体上高附着力金刚石薄膜的制备

采用微波等离子体化学气相沉积(CVD)法在WC-Co硬质合金基体上制备金刚石膜, 研究了TiN_x中间层的引入对金刚石薄膜质量及其附着性能的影响. 结果表明, 在酸浸蚀脱钴处理的基础上, 通过预沉积氮含量呈梯度变化的TiN_x中间过渡层, 可在硬质合金基体上制备出高质量的金刚石薄膜; 压痕法测试其临界载荷达1000N.     

Cu和Cu/Ti过渡层对金刚石薄膜附着力的影响

研究了硬质合金基底上采用Cu和Cu／Ti作过渡层CVD金刚石薄膜的附着力。XRD研究了金刚石薄膜的成分和结构，激光Raman谱和洛氏硬度计评价了金刚石薄膜的质量和附着力。结果表明，在Cu过渡层中引入Ti，由于Ti向生长面的扩散，促进了金刚石的二次晶核，导致晶粒细化。在沉积初期，晶粒细化也提高了金刚石薄膜与基体表面的实际接触面积。微晶金刚石有利于提高薄膜的附着力和抗冲击韧性。     

薄膜技术

薄膜技术９９０８００１　提高金刚石膜与硬质合金结合强度的新方法——ＬｅｅＤ　Ｇ．Ｓｕｒｆａｃｅ＆ＣｏａｔｉｎｇｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ,１９９８,１００～１０１（１～３）∶１８７（英文）在硬质合金上沉积金刚石膜,由于二者热膨胀系数失配,使金刚石膜内应力较大,导致金刚石膜剥离或开裂。对基材进行改性,制备三维热力学上和成分上呈梯度变化的中间层,可提高金刚石膜与硬质合金的结合强度。在硬质合金上沉积ＷＣ,提高了硬质合金表面粗糙度,从而明显改善金刚石膜的结合强度。９９０８００２　ＣＶＤ沉积薄膜的前处理——Ａ…     

在低合金钢基体表面沉积镶嵌结构界面金刚石膜

在低合金钢基体上磁控溅射镀Cr/Cu双层膜,电沉积铜-金刚石复合过渡层,在热丝CVD系统中沉积了连续的金刚石膜。用压痕实验研究了所沉积的金刚石膜/基结合性能,用扫描电镜(SEM)、X射线(XRD)、拉曼光谱表征了金刚石膜的表面形貌、相结构和内应力。结果表明,经CVD金刚石沉积后Cr层转化为铬铁碳化物层,阻止了Fe对界面金刚石的石墨化,并部分缓冲相变应力;较软的Cu层能有效缓解相变应力和热应力,降低了所沉积的金刚石膜内应力;用441N载荷对所沉积的金刚石膜进行压痕评估,压痕外缘只产生环状裂纹,表明膜基结合力较高。     

硫化锌窗口上CVD法制备金刚石膜的研究进展

金刚石具有优异的红外透过性能,可作为硫化锌红外窗口的保护膜。但由于CVD金刚石的沉积过程会刻蚀硫化锌衬底,导致在窗口表面直接生长金刚石膜比较困难。本文主要综述了近年来通过添加过渡层沉积金刚石薄膜的方法和光学焊接金刚石厚膜的方法来增强硫化锌窗口的性能,并介绍了CVD金刚石膜的光学应用及其目前所存在的问题,最后对未来CVD金刚石膜发展的方向作出了展望。     

工业纯铁等离子体氮化及Ti/TiN多层薄膜沉积复合处理研究

为改善工业纯铁的耐磨抗腐蚀性能,本文采用低偏压高频等离子浸没离子注入及氮化技术(HLPⅢ)对工业纯铁进行表面改性,然后利用非平衡磁控溅射技术(UBMS)在低压高频等离子浸没离子注入及氮化处理样品表面制备Ti/TiN多层膜.研究发现,工业纯铁在3.5kV脉冲电压(频率15.15kHz,占空比25%)下等离子注入及氮化3h后,表面形成了深度达4μm的氮化层,其相结构以ε-Fe_3N和γ-Fe_4N结构为主.等离子氮化及Ti/TiN多层薄膜沉积复合处理后,工业纯铁的硬度、耐磨损性能以及抗腐蚀性能均得到大大提高,等离子注入及氮化形成的氮化层有利于提高Ti/TiN多层薄膜与工业纯铁基体之间的结合力和耐磨性.     

钴合金表面多层碳薄膜的制备及其性能研究

为了改善人工关节的生物摩擦学性能,采用磁过滤直流阴极真空弧源沉积技术在Co-Cr-Mo合金基体表面制备了多层C/C膜。采用拉曼光谱对薄膜的结构进行了表征;利用原子力显微镜观察了多层C/C膜的表面形貌;采用CSEM纳米硬度计测试了多层膜的纳米硬度;在销盘式摩擦磨损试验机上考察了多层膜的生物摩擦学性能。结果表明:多层C/C膜为典型的类金刚石结构,其表面光滑致密,硬度高达52 GPa,它与SiC球在磷酸盐缓冲溶液中的稳定摩擦系数仅为0.012,明显提高了人工关节用材料钴合金的生物摩擦学性能。     

调制比对C/C多层膜结构及性能的影响

考察了C(硬)/C(软)调制比对多层膜结构和性能的影响。采用磁过滤直流阴极真空弧源沉积技术制备了C/C多层膜,通过Raman光谱对多层膜的结构进行了表征;用硬度计和销盘式摩擦磨损试验机测试了多层膜的硬度及摩擦学性能。结果表明:所制备的多层膜呈现类金刚石结构并具有良好的耐磨性,其摩擦系数均小于0.15;随多层膜中软膜比例的增大,薄膜中sp2簇的数量逐渐增多,薄膜显维硬度呈现下降趋势,多层膜的耐磨性能下降。     

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。     

工作气压和基底偏压对ZrB2/AlN纳米多层膜结构和机械性能的影响

利用射频磁控溅射技术在不同工作气压和不同基底偏压条件下在Si(100)基底上设计合成了ZrB2/AlN纳米多层膜。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、纳米力学测试系统和表面轮廓仪分析了工作气压和基底偏压对薄膜的微结构和机械性能的影响。结果表明:大部分ZrB2/AlN多层膜的纳米硬度与弹性模量值高于两种个体材料的混合值。当工作气压为0.4Pa,基底偏压为-60 V时,制备的薄膜具有最高的硬度(36.8 GPa)、最高的弹性模量(488.7 GPa)和最高的临界载荷(43.6 mN)。基底偏压的升高和工作气压的降低会使沉积粒子的动能提高,引起薄膜表面原子迁移率提高,导致薄膜的原子密度提高,起到位错钉扎的作用,晶粒尺度也被限制在纳米尺度,这些均对提高薄膜的硬度和抗裂强度起到了作用。     

Effect of fibre coating and geometry on the tensile properties of hybrid carbon nanotube coated carbon fibre reinforced composite

Hierarchically structured hybrid composites are ideal engineered materials to carry loads and stresses due to their high in-plane specific mechanical properties. Growing carbon nanotubes (CNTs) on the surface of high performance carbon fibres (CFs) provides a means to tailor the mechanical properties of the fibre–resin interface of a composite. The growth of CNT on CF was conducted via floating catalyst chemical vapor deposition (CVD). The mechanical properties of the resultant fibres, carbon nanotube (CNT) density and alignment morphology were shown to depend on the CNT growth temperature, growth time, carrier gas flow rate, catalyst amount, and atmospheric conditions within the CVD chamber. Carbon nanotube coated carbon fibre reinforced polypropylene (CNT-CF/PP) composites were fabricated and characterized. A combination of Halpin–Tsai equations, Voigt–Reuss model, rule of mixture and Krenchel approach were used in hierarchy to predict the mechanical properties of randomly oriented short fibre reinforced composite. A fractographic analysis was carried out in which the fibre orientation distribution has been analyzed on the composite fracture surfaces with Scanning Electron Microscope (SEM) and image processing software. Finally, the discrepancies between the predicted and experimental values are explained.     

金刚石膜在多孔硅发光中的应用

采用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）法成功地在多孔硅上沉积出均匀、致密的金刚石膜。光致发光测量表明,金刚石膜可以有效稳定多孔硅的发光波长和发光强度,具有明显的钝化效应。金刚石膜的这个特点再加上高硬度特性使金刚石膜成为多孔硅的一种潜在的钝化膜。     

A Route Towards Sustainability Through Engineered Polymeric Interfaces

Chemical vapor deposition (CVD) of polymer films represent the marriage of two of the most important technological innovations of the modern age. CVD as a mature technology for growing inorganic thin films is already a workhorse technology of the microfabrication industry and easily scalable from bench to plant. The low cost, mechanical flexibility, and varied functionality offered by polymer thin films make them attractive for both macro and micro scale applications. This review article focuses on two energy and resource efficient CVD polymerization methods, initiated Chemical Vapor Deposition (iCVD) and oxidative Chemical Vapor Deposition (oCVD). These solvent‐free, substrate independent techniques engineer multi‐scale, multi‐functional and conformal polymer thin film surfaces and interfaces for applications that can address the main sustainability challenges faced by the world today.     

磁控溅射TiN/Cu-Zn纳米多层膜腐蚀和抗菌性能研究

采用双靶磁控溅射的方法在不锈钢表面沉积了TiN/Cu-Zn纳米多层膜,研究了多层结构对膜层耐腐蚀性能和抗菌性能的影响,以及表面腐蚀与抗菌的关系。结果表明,Cu-Zn层比较薄时,膜层的耐腐蚀性能比较好,随着Cu-Zn层厚度的增加耐腐蚀性能显著下降。Cu-Zn层薄时,膜层抗菌性能对TiN层厚度较为敏感;而当Cu-Zn层较厚时,抗菌性能对TiN层厚度不敏感,均具有较好的抗菌性能。存在合适的多层结构,如TiN层厚度为3.3~5nm左右,Cu-Zn层厚度约为4nm时,使得膜层具有良好的抗菌性能和耐腐蚀性能。     

CVD金刚石薄膜抛光技术的研究进展

采用化学气相沉积 (CVD)方法在非金刚石衬底上沉积的金刚石薄膜 ,本质上为多晶 ,而且表面粗糙。然而 ,在金刚石薄膜的许多重要应用领域 ,如光学和电子学 ,都要求金刚石薄膜具有光滑表面 ,以便器件的制备或后续加工。本文论述了目前国际上出现的抛光CVD金刚石薄膜的主要方法 ,包括机械抛光法、热 化学抛光法、化学 机械抛光法、等离子体 /离子束抛光法以及激光抛光法等 ,深入分析了这些抛光方法的优点和不足 ,指出了今后需要重点解决的问题。最后 ,展望了CVD金刚石薄膜抛光技术的发展趋势