氩离子轰击对中频-直流磁控溅射铝薄膜耐蚀性能的影响

目的研究氩离子轰击这种后处理工艺对TC4钛合金表面铝膜层结构和耐蚀性能的影响,为飞机钛合金紧固件的表面腐蚀防护工作提供理论依据。方法首先采用中频-直流相结合的磁控溅射离子镀方法在Ti-6Al-4V钛合金(TC4)基体表面制备铝膜,通过电化学方法研究膜层厚度和腐蚀时间对耐蚀性能的影响规律。其次,采用氩离子轰击工艺对膜层进行后处理,探讨氩离子轰击对膜层耐蚀性能的影响,同时利用SEM、EDS、AFM表征界面形貌,并分析耐蚀机理。最后,通过显微硬度仪和微纳米划痕仪测试膜层表面硬度和界面结合性能。结果随着膜层厚度从11.1μm增加至15.9μm,自腐蚀电流密度下降了76.6%,而当厚度由15.9μm增加至20.3μm时,自腐蚀电流密度又下降了24.3%。腐蚀浸泡时间达到24 h时,腐蚀产物在疏松氧化膜内的累积和覆盖阻碍了膜层的腐蚀;在48～72 h时,随着铝膜层相对疏松的腐蚀产物逐渐脱落,腐蚀逐渐加剧;浸泡至96h时,涂层表面出现宏观腐蚀坑。氩离子轰击后,膜层表面粗糙度增加,铝膜层自腐蚀电流密度由未轰击时的1.65×10~(-8)A/cm~2大幅度降低至7.29×10~(-10)A/cm~2。结论随着铝膜层厚度的增加,膜层耐蚀性逐渐增强。膜层在浸泡初期和中期,均具有较强的耐腐蚀性能;浸泡后期,膜层逐渐发生点蚀,耐蚀性能下降。表面氩离子轰击后,膜层的耐蚀性能、显微硬度和界面结合性能显著提高。     

离子轰击镀对铀上铝镀层组织及防腐蚀性能的影响

研究了偏压镀、循环氩离子轰击镀和间歇式镀对铀上铝镀层组织及防腐蚀性能的影响．结果表明,3种离子轰击镀方法对铝镀层的组织产生强烈影响，且组织的致密程度与其防腐蚀性能呈现了较好的一致性．在-100V、-200V和-500V偏压条件下，镀层组织致密、防腐蚀性好；在-300V偏压下，镀层的致密性和防腐蚀性均差，未加偏压(0V)的次之；循环氩离子轰击镀和间歇式镀对提高镀层的致密性和防腐蚀性更为显著．离子轰击镀沉积的铝镀层均可不同程度地为铀提供好的保护效果．     

离子轰击对Be上Al膜的影响

以Be为基体 ,采用磁控溅射离子镀在其上镀制Al膜 ,研究了离子轰击对膜基界面和Al膜微结构的影响。研究表明 ,在薄膜沉积初期 ,施加高能量离子轰击和采取循环轰击镀能增加界面形成的Be、Al共混区宽度。不同能量的离子轰击对Al膜微结构有较大影响 ,不施加离子轰击 ,Al膜在 (111)面择优生长 ;随着轰击能量升高Al膜在(111)面择优生长趋势减弱 ,Al膜在 (2 0 0 )面生长趋势加强 ;当轰击能量超过一定值后 ,Al膜在 (111)面择优生长的趋势又得到加强。晶粒在低能量离子轰击时随轰击能量增加而细化 ,当较高能量离子轰击引起基体温度升高时 ,此时晶粒又变大了。     

氩离子轰击清洗铜和不锈钢靶

利用不同压强的氩气分别对铜靶(直径为14cm)和不锈钢靶(直径为30cm)进行了离子轰击清洗试验;测量了伏—安曲线,得出了清洗铜靶的最低电压为800伏,最大电流为54毫安,不锈钢靶的最低电压为500伏,最大电流为108毫安。     

氮氩流量比对磁控溅射CrAgCeN涂层摩擦学性能的影响

目的 研究不同氮氩流量比对磁控溅射制备CrAgCeN涂层微观组织结构和摩擦学性能的影响。方法 采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪对涂层表面形貌、成分和微观组织进行分析。采用纳米压痕仪、球盘式摩擦磨损试验机和白光干涉三维形貌仪,测试涂层的力学性能和摩擦学性能。结果 在给定的氮氩流量比下,CrAgCeN涂层主要有CrN、Cr₂N、Ag、AgN₃和Ce相构成,引入Ce、Ag可改变组织结构,随着氮氩流量比的增加,CrAgCeN涂层表面形貌由三角锥状转变为球状,在氮氩流量比为1.5时,涂层组织更加致密。涂层硬度和弹性模量随着氮氩流量比的增加呈现先升高后降低的趋势,在氮氩流量比为1.5时,硬度(H)和弹性模量(E)最大,分别为14.1 GPa和213.8 GPa;H/E值最高,为0.066,反映涂层具有较好的抗塑性变形能力。随着氮氩流量比的增加,摩擦因数和磨损率先减小后增大,在氮氩流量比为1.5时,涂层的摩擦因数和磨损率最小,分别为0.381和1.1×10^-6 mm³/(N·m),相比于氮氩流量比为0.6、1、3...     

高能氪离子轰击对纯锆耐蚀性的影响

为了研究高能氪离子轰击对纯锆水溶液中耐蚀性能的影响,纯锆样品用LC-4型离子注入机在40℃温度下进行高能氪离子轰击,注入剂量从1×1015ions/cm2到3×1016ions/cm2,注入能量为300keV。用X-射线光电子谱(XPS)分析注入表层元素价态,俄歇电子谱(AES)测试氧化膜的深度分布,用透射电镜(TEM)观察轰击样品的形貌和结构转变,轰击样品在1N硫酸溶液中的耐蚀性能用动电位极化测量曲线表征。结果表明:高能氪离子轰击样品后其耐蚀性能大大降低,轰击剂量越大,耐蚀性越差。最后讨论了辐照腐蚀的机理。     

NdFeB永磁体表面磁控溅射铝防护镀层性能研究

目的研究一种NdFeB永磁体表面腐蚀防护技术。方法采用磁控溅射技术,在烧结NdFeB永磁体表面沉积一层纯铝防护薄膜,然后对纯铝薄膜进行阿洛丁化学转化复合处理,表征膜层的表面和截面形貌,并研究结构及耐腐蚀性能。结果沉积的Al中间层和Al薄膜均结构致密,膜/基界面平整,膜层的自腐蚀电流密度为3.5×10-6A/cm2,说明纯Al薄膜能够对NdFeB永磁体提供有效的防护。阿洛丁化学转化可使铝薄膜表面更加致密,自腐蚀电流密度低至7.9×10-7A/cm2,进一步提高了纯铝薄膜的防护性能。结论 NdFeB永磁体表面磁控溅射镀铝是一种有效且环保的防护技术,可用于替代不环保的电镀防护。     

锆离子轰击对纯锆腐蚀行为的影响

为了研究自离子轰击对纯锆耐蚀性的影响,用MEVVA源对纯锫样品进行了1×1015至2×1017ions/cm2的自离子轰击,注入温度为170℃,加速电压为50 kV.用X射线光电子谱(XPS)对注入表面各元素进行价态分析;用Auger电子能谱(AES)分析氧化膜厚度.三次极化测量用来评价轰击样品在1 mol/L H2SO4溶液中的耐蚀性.用掠射X射线衍射(GAXRD)分析自离子轰击造成的氧化膜相转变.研究表明: 5×1016 Zr ions/cm2自离子轰击样品的耐蚀性最好.对自离子轰击纯锆的腐蚀行为机理进行了讨论.     

离子轰击下高碳钢的脱碳对随后渗金属的影响

研究了T8钢等离子体脱碳对随后渗金属的影响. 介绍了两种处理工艺, 一种是脱碳后渗金属, 另一种是直接渗金属. 结果表明, 在离子轰击下, 高碳钢表层产生严重的脱碳层, 脱碳层的存在对随后的渗金属过程有着很大的影响. 脱碳后渗金属, 渗层厚度达80μm; 直接渗金属, 渗层厚度仅15μm. 在两种渗金属条件下, 表面合金层的非碳化物形成元素Co含量差别不是很大, 而强碳化物形成元素W和Mo的含量却有着显著差异, 直接渗金属的, 表层W和Mo含量几乎为零, 而脱碳后渗金属的, 表层W和Mo总量最大达到6%左右.     

氩弧硬化对硼铸铁表面组织和性能的影响

采用氩弧重熔技术在硼铸铁表面进行表面硬化改性处理,研究了钨极氩弧硬化工艺参数对硼铸铁表面组织和性能的影响.结果表明,硼铸铁表面采用氩弧热源淬火时,淬硬层与基体之间过渡区明显,硬化区组织为莱氏体,过渡区组织为马氏体 残留奥氏体 少量石墨.氩弧硬化工艺参数对硬化层的深度、硬度和裂纹率影响较大,工作电流增加或扫描速度减小时,硼铸铁表面硬化层深度增加,硬度降低,裂纹率下降.在保证不出现裂纹的条件下,硬化层表面的硬度值最高可达64 HRC,硬化层显微硬度值最高可达1196 HV0.1,其耐磨性明显高于未经处理和经激光表面处理的硼铸铁.     

离子源循环轰击对磁控溅射TiN薄膜结构和电学性能的影响

为研究离子源循环轰击对薄膜结构和电学性能的影响,通过离子源轰击辅助直流磁控溅射在200℃下沉积不同循环周期Ti N薄膜,采用场发射扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪表征薄膜表面形貌及组织结构。采用纳米压痕仪检测涂层的硬度和弹性模量。采用双电测四探针电阻仪测试室温下薄膜的电学性能。结果表明:离子源轰击在薄膜中形成了分层结构,膜层更加致密光滑,平均粗糙度由5.2 nm下降为2.7 nm。随着离子源循环轰击周期增加薄膜结晶性增强,并且当离子源循环轰击周期为3次时出现了Ti N(200)峰,薄膜硬度和弹性模量提高。当经过2次离子源循环轰击时薄膜电阻值最低为8.1μΩ·cm。     

高速钢离子硫氮碳共渗复合氩轰击工艺研究

介绍了高速钢离子硫氮碳共渗复合氩轰击处理工艺，对氩轰击温度、时间对共渗层的影响进行了仞步研究．结果表明，通过氩轰击，可使共渗层深度增加，硬度梯度变得平缓，能有效提高高速钢工具表面的耐学性能，是一个提高高速钢氮化质量的有效途径。     

离子源对中频反应磁控溅射AlN薄膜结构和性能的影响

采用离子源辅助中频反应磁控溅射技术在单晶硅及硬质合金基体上沉积AlN薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计、薄膜结合强度划痕试验仪等对薄膜结构及性能进行表征,着重研究了离子源对中频反应磁控溅射AlN薄膜结构和性能的影响.结果表明:离子源的辅助沉积有利于AlN相的合成,当离子源功率大于0.7 kW时,AlN沿(100)晶面择优取向明显,当离子源功率为1.3 kW时,所沉积膜层有向非晶化转变的趋势.同时,随着离子源功率的增加,所沉积的AlN薄膜致密度和膜、基结合力均显著提高,而膜层沉积速率和硬度则呈先上升后降低的规律.     

磁控溅射法制备ZrAlYN涂层的结构和性能

采用磁控溅射技术在YG8硬质合金基体上分别沉积了ZrAlYN涂层和ZrAlN涂层,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及原子力显微镜研究了Y元素的添加对ZrAlN涂层微观结构、断口和表面形貌的影响,同时对ZrAlYN和ZrAlN涂层的热稳定性和抗高温氧化性能进行了研究;采用纳米压痕技术对ZrAlYN和ZrAlN涂层的力学性能进行了比较。结果表明:Y元素的添加使ZrAlN涂层的微观结构发生了明显变化,从原来的(111)和(200)共同择优取向转变为(200)占主导;ZrAlYN和ZrAlN涂层的断口都呈非柱状结构,且ZrAlYN涂层的表面粗糙度小于ZrAlN涂层的;相比ZrAlN涂层,Y元素的加入使ZrAlYN涂层的热稳定性和抗高温氧化性有显著提高;硬度略有提高,而弹性模量降低,因此硬模比高于ZrAlN涂层,这表明ZrAlYN涂层具有更好的抵抗塑性变形的能力。     

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。     

Effect of AlN Thickness on Structure and Properties of AlN/Al Dual Protective Coatings on NdFeB by DC Magnetron Sputtering

In order to improve the corrosion resistance of NdFeB,AlN/Al dual protective coatings were prepared by DC magnetron sputtering in a home-made industrial apparatus.The inner Al layer with an excellent toughness was deposited onto NdFeB substrate firstly.And then the outmost AlN layer with a higher hardness was prepared with the nitrogen/argon mixture gas of the nitrogen partial pressure at 50%of the total pressure of 0.5 Pa and depositing time of 30,50 and 70 min,respectively.The denser outmost AlN layer was formed on the inner Al crystal layer.There is an occurrence of the interfacial reaction and metallurgy bonding in the interface layer between the coatings and NdFeB substrate.It has been found that the thickness of outmost AlN layer has a significant impact on corrosion resistance.For 50 min to deposit outmost AlN layer,AlN/Al coated NdFeB has the best corrosion resistance.     

U表面循环Ar^＋轰击—磁控溅射离子镀Ti研究

用设计的循环Ar^ 轰击-磁控溅射离子镀法在U表面上镀Ti，并采用扫描电镜（SEM），X射线光电子能谱仪和湿热加速腐蚀实验。研究了其表面，剖面形貌，镀层的组成与结构，膜基界面特征，以及耐湿热腐蚀性能。结果表明，U上循环Ar^ 轰击-磁控溅射离子镀Ti层结晶致密，晶粒细化，镀层由表及里分别由TiO2/TiO/Ti构成，镀层厚度≥4μm时，其试样的耐湿热腐蚀性能较之金属U来讲有较大程度的提高。     

氮分压对钕铁硼表面直流磁控溅射沉积AlN/Al防护涂层结构和性能的影响

采用直流磁控溅射在钕铁硼表面沉积AlN/Al双层防护薄膜来提高磁体的耐腐蚀性能.先在基体表面沉积纯Al薄膜,然后沉积外层AlN薄膜.沉积AlN薄膜时,改变氮气分压,研究氮分压对薄膜结构和耐腐蚀性能的影响.结果显示,AlN纳米颗粒形成于内层Al结晶体表面.氮氩分压比为1:1时,钕铁硼表面形成了更致密的AlN/Al薄膜.膜基界面存在元素的互扩散和冶金结合.氮氩分压为1:1的AlN/Al防护薄膜具有最好的耐腐蚀性能.     

气压对离子源增强磁控溅射制备氮化铝薄膜的影响

目的 制备性能优异的氮化铝薄膜.方法 采用射频感应耦合离子源辅助直流磁控溅射的方法 制备氮化铝薄膜,在不同的气压下,在Si(100)基片和普通玻璃上生长了不同晶面取向的氮化铝薄膜.使用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)分析氮化铝薄膜的结构、晶面取向、表面形貌及薄膜表面粗糙度,使用紫外可见分光光度计测定薄膜的透过率,并计算薄膜的禁带宽度.研究气压的大小对磁控溅射制备氮化铝薄膜微观结构的影响.结果 在各气压下,薄膜生长以(100)面取向为主.在0.7Pa前,(100)面的衍射峰强度逐渐增强,0.7 Pa之后减弱.(002)面衍射峰强度在0.6Pa之前较大,0.6Pa之后变小.各气压下薄膜表面均方根粗糙度均小于3nm,且随着气压的增大先增大后减小,0.7 Pa时最大达到2.678nm.各气压下所制备薄膜的透过率均大于60%,0.7Pa时薄膜的禁带宽度为5.4eV.结论 较高气压有利于(100)晶面的生长,较低气压有利于(002)晶面的生长;(100)面衍射峰强度在0.7 Pa时达到最大;随气压的增大,薄膜表面粗糙度先增大后减小;所制备的薄膜为直接带隙半导体薄膜.