真空物理气相离子沉积超硬薄膜技术及动向(下)

<正> 四、高真空电弧放电型离子镀高真空电弧放电型离子镀是在ARE法的基础上发展起来的。它如图13那样在E型枪蒸发源附近装备了电离电极和热电子发射电极。当电子束使蒸发材料蒸发后,由于电离电极的存在,在蒸发材料本身的蒸汽压及高温蒸发源发射的热电子作用下,产生弧光放电。因为它不需使用任何放电气体(如常     

知识窗

弧光灯(arc lamp;electric-arc lamp)一种使电流通过两电极间的电离气体形成电弧而发光的电灯。其亮度较高。亦称电弧灯。弧光放电(arc discharge)充气管中主要靠热电子发射或场致发射两者单独或同时作用而引起的放电现象。离子轰击所引起的电子发射,只起一小部分作用。其特征是具有管压降较低的伏安特性,且管内出现弧光。此时放电电流主要取决于外电路。     

脉冲放电真空度测量法

一、以往真空度的测量方法过去,对真空容器中真空度的测量,在工业上广泛使用的仪器有:冷阴极直流真空计,如磁控管型、反磁控管型、二者组合型或者冷阴极电离真空计等。这些装置的结构都是在真空容器内设置一对相互分离的电极,利用外加的高电压,同时,在与电场垂直的方向加磁场,使其连续放电,根据放电电流来测量真空度。由于这种测量方法采用直流连续式放电,因而当电极被腐蚀、污染时,会使测量精度降低,并因在放电时,所产生的固有的排气和放气现象,会使真空度急剧变化,因此,不可能正确地测量出真空度,     

当前最先进的镀膜技术溅射和离子镀

溅射沉积和离子镀是当前最先进的镀膜枝术。一离子镀1963年,D.M.Mattox开发了离子镀技术,它是在蒸镀的基础上发展起来的。蒸镀是在10~(-5)～10~(-6)托的真空容器中用加热的方法使镀膜材料蒸发出原子或分子,飞向工件表面而凝聚成一片薄膜(图1)。如果让蒸发粒子通过由氩气或其它气体辉光放电所形成的等离子气体区域,或由炽热的钨丝放射并经电场加速的电子云区域,则部分蒸发粒子变成离子。用高压直流电场把离子加速。高速离子与中性蒸发粒子相碰     

高速电弧放电加工的工艺特性研究

基于流体动力断弧的高速电弧放电加工(Blasting erosion Arc machining,BEAM)是一种利用高速流场控制电弧放电,高效蚀除工件材料的特种加工新技术。该技术从原理到实现都与传统的电火花放电加工(EDM)有着本质区别。将高能量密度的电弧、具有三维型面的多孔电极、极间的高速工作液流场以及多轴联动进给这四种关键要素的有效结合,实现了一种新型而高效的材料去除加工方法。采用石墨集束电极对典型的难切削材料——镍基高温合金GH4169进行了高速电弧放电加工。试验结果表明,在放电峰值电流为500 A时,最大材料去除率可达14 000 mm3/min,而最小电极相对损耗比不超过1%,且加工后工件的表面硬度低于基体硬度,再铸层和热影响层厚度均小于100μm,有利于切削等后续半精加工工艺的开展。由此可见,高速电弧放电加工的工艺特性使其非常适合于难切削材料的大余量去除加工。使用多孔成形电极分别对不同形状的型腔样件进行了层铣和沉入式高速电弧放电加工,证明了其高效加工三维特征零部件的能力。     

空心阴极放电离子镀技术及工艺参数的确定

为了在较宽的真空条件下,以高的离化率实施离子镀膜,并将金属气化和金属电离二者结合起来,等离子体电子束提供了最为有利的条件。1972年,J.R.Morey和H.R.Smith等人最先把这种技术应用到离子镀膜中,取名空心阴极放电离子镀,又叫HCD法。还为离子     

侧铣式高速电弧放电加工的极间流场仿真及加工试验

在高速电弧放电加工方法的基础上提出一种用于加工连续曲面、直纹面等的新型加工工艺——侧铣式高速电弧放电加工方法。与其他利用电弧进行加工的工艺方法相比,侧铣式高速电弧放电加工主要利用电极的侧面进行电弧蚀除加工,可用于加工各种复杂曲面和曲率半径较大的型腔及沟槽、流道等。侧铣电极采用侧面周边及底面多孔结构,能够实现极间的强化内冲液,在电极旋转运动的配合下,可有效控制电弧进而达到高效去除材料的目的。为了深入研究流场对侧铣式高速电弧放电加工效果的影响,建立了加工过程的极间流场模型,仿真并分析了侧铣电极在不同冲液孔分布及冲液入口压力下的极间流场。分析及进一步的工艺试验结果皆表明,在冲液入口压力为1.6 MPa时,在保证电极结构强度的条件下,增加电极的周向孔数,可以实现极间工作液的充分流动,使流场分布更均匀,从而改善电弧放电状态,可以获得较好加工效果。试验表明,在峰值电流400 A时,侧铣式高速电弧放电加工Cr12模具钢的材料去除率可以达到4 095 mm~3/min,相对电极损耗率为2.5%。最后,采用侧铣式高速电弧放电加工方法进行了连续曲面及涡轮叶片特征流道加工的可行性验证。     

金属等离子体源结构设计及实验研究

设计了具有放电稳定、电弧射流较长、烧蚀率较低的低气压金属电弧源发生器结构,并确定了发生器的材质、冷却方式、结构方案。对设计的金属电弧源进行了实验研究,研究了电极结构、放电电流大小、冷却水这三个因素对金属电弧放电的影响。     

TiN涂层在模具上的应用

一、引言 离子镀TiN技术是近年来发展很快的PVD表面强化处理技术的一种,离子镀TiN是把金属蒸发源作为阴极与作为阳极的真空室产生弧光放电,使阴极金属靶材钛蒸发并离子化,再与室内的离子化氮结合成TiN,沉积在加有负偏压的工作表面。离子镀沉积温度较低,因此离子镀成为PVD中发展最快、最有前途的技术之一。TiN涂层首先成功     

闭合场非平衡磁控溅射离子镀技术概述

1前言世界表面处理技术的发展过程(见图1)。电弧离子镀真空蒸发镀磁控溅射离子镀磁控溅射等离子体激光热处渗氮/渗电镀化学气相沉热喷涂物理气相沉积图12磁控溅射离子镀2.1磁控溅射离子镀磁控溅射离子镀(MSIP)是指基体带有负偏压的磁控溅射镀膜工艺,它把磁控溅射的优点(成膜速率高、源为大平面源,有利于膜层厚度均匀)和离子     

针极电子枪化学电离

本文描述了用简单针极电子枪实现化学电离(CI)的方法。反应气体被针状电极发射的电子电离。此离子源能用于氧化或还原反应气。研究了离子源的特性,如反应离子对气压和放电电压的依赖性。对某些醇类的CI谱作了研究。这种CI法比通常的CI源更有效,而且二者产生的谱图相似。     

短电弧套料加工试验及电极加工特性的分析

短电弧加工技术是一种新型的特种电加工技术,它能有效地解决高硬度、高强度和高韧性导电材料的加工难题,而这些难加工材料的深孔套料加工难度更大,因此将短电弧加工技术应用于深孔套料加工,可以提供一种新的深孔套料加工方法。主要分析了短电弧加工机理和放电过程的形成,并通过所设计的短电弧套料加工系统对几种难加工材料进行了短电弧加工试验,确定不同的电加工参数和非电加工参数对工件材料去除率的影响。选择几种电极材料和不同的电极结构形式进行短电弧套料加工试验,以确定电极的加工特性。试验结果表明,当电源电压和进给量增大,放电间隙减小时,工件材料的去除率也相应的增加;在相同加工参数条件下,石墨电极对钛合金TC4的去除率要高于镍基高温合金In625,而同种电极材料的齿形结构电极具有更好的加工效果。通过对短电弧加工之后的不锈钢(0Cr17Ni4Cu4Nb)材料的金相组织检测与分析,确定不锈钢材料的基体组织基本稳定,热影响区域厚度较小(524. 5μm),对后续的机械加工和套料加工不会产生较大的影响。     

电弧盘铣加工设计与实验分析

电弧加工因其高放电能量和非接触式加工的特点而在难加工材料去除方面得到了广泛的应用。为研究电弧盘铣加工的加工特性,提出一种基于正交实验的多目标参数优化方法。综合考虑了低转速、低电压条件下,电极转速、工件进给速度、电流、气压和进刀深度等因素对加工材料去除率和电极损耗率的影响,得出了在低转速、低电压条件下电弧盘铣加工多目标优化的最优加工参数组合,提高了电弧盘铣加工的应用性。研究结果为电弧盘铣加工参数的合理制定与加工工艺的优化提供了参考依据。     

敞开式小型线-筒电极负电晕放电离子源(英文)

针对目前商用质谱仪的离子源都为封闭式且工作在真空或者低气压环境中,应用范围十分受限这一问题,提出了一种新型的可在大气环境下工作的离子源.该离子源通过电晕放电产生离子,呈线-筒结构,由内电极和外筒电极组成,电极直径分别为0.16 mm和4 mm.外筒电极上开有对称的4个槽,用于通入样品和牵引离子.实验结果表明,在大气环境下,当载气为N2,内电极电压达到-3 800 V时,内电极和外筒电极之间发生电晕放电,可以很好地电离乙酸等负电性的化学物质.质谱图显示,大气中的N2和O2可能也参与电离,生成了NO-2 (m/z:46)、 NO-3 (m/z:62)和[M+NO-H]- (m/z: 89).结合COMSOL仿真软件,对该离子源的放电起始电压进行了理论分析,分析结果与实验结果相符.此外,该离子源接口简单,可广泛应用于敞开式质谱仪、离子迁移质谱仪(IMS)和高场非对称波形离子迁移质谱仪(FAIMS)中.     

电弧离子镀膜研制成功

<正> 电弧离子镀膜(也称多弧镀、离子键合)是一种新的镀膜方法。最近几年,始见国外报道并开始用于商业。在各种不同类型机加工刀具、耐磨件及模具表面,涂复氮化钛等硬质涂层,效果显著。我们对不同结构电弧源进行了试验改进和性能测试,该源结构简单,工作稳定。对不同材料,在不同的气、电参数下进行了电弧离子镀膜工艺实验,取得了较好结果。根据我们的工作体会,电弧离子镀膜与目前使用的离子镀膜相比较,具有如下优点:被镀材料电离率高,视不同材料。其电离率可达到50—100％。因此,被镀件可以在200℃以下温度形成附着力极好的致密膜     

介质阻挡放电电离技术及其应用研究进展

介质阻挡放电电离源是一种非表面接触型的常压敞开式电离源,借助大气压下惰性气体的介质阻挡放电产生稳定的低温等离子体,可在几秒钟内实现液态、固态和气态样品的解吸附离子化,将其用于质谱检测,无需复杂的样品前处理,在常温、常压环境下即可对样品进行原位、实时、快速和无损检测。介质阻挡放电电离源自提出以来发展迅速,现已被广泛应用于食品安全、公共安全、药物分析、环境监测、生命科学等诸多领域。本文综述了介质阻挡放电电离源的发展历程、电离机理、结构分类、影响因素及应用进展,并对其发展趋势进行了展望。     

真空电弧阴极斑点的研究方法

通过论述了真空状态下电击穿的一般原理,介绍了真空电弧的阴极斑点的研究方法和研究内客.分析了抗电弧烧蚀能力强的阴极材料和其它粗晶、纳晶金属和合金的电极材料的主要区别.同时也指出了现有研究方法的局限性.     

离子镀TiN膜和TiC膜在模具中的应用

TiN膜层和TiC膜层具有高的硬度、低的摩擦系数和良好的化学稳定性。应用离子镀方法在工模具表面沉积一薄层超硬TiN膜层或TiC膜层,可显著提高工模具的使用寿命,因此,离子镀层在工模具上的应用将越来越广。 1.离子镀工艺过程 离子镀是真空蒸镀与气体放电相结合的一种沉积技术。离子镀的方法有Mattocks法、RF法、ARE法和HCD法,在工模具制造中广泛应用的是HCD法,即空心阴极放电法,先用真空泵抽真空,并向真空室通入反应气体,使真空度保持在10~(-3)～10~(-2)Pa范围内,利用低压大电流的HCD电子枪使蒸发的金属或化合物离子化,并在工件表面堆积成一层保护膜。为提高效率,在工件上加以负电压。     

短电弧铣削工具电极材料的放电性能研究

镍基高温合金(GH4169)高温下具有较好的热稳定性、屈服强度高、塑性好的特点,并有较好的焊接性能、较高的耐蚀性和抗氧化性能,在-196~700℃很宽的温度范围内组织性能稳定。用不同电源放电参数与不同电极材料进行实验加工,观察加工效率、工件表面粗糙度、电极损耗、工件表面完整性、工件表面显微结构、工件表面化学成分。实验表明:短电弧加工中,相同加工条件下工具电极的相对质量损耗为铝碳钢紫铜石墨;低电压加工时紫铜电极的损耗率是石墨电极损耗率的7倍,增大加工电压紫铜电极损耗比石墨电极损耗高15~20倍;短电弧铣削加工后,工件表面存在熔滴、凹坑、裂缝和再铸层;短电弧铣削加工中,工具电极材料中元素会向工件里渗透,工件上的元素会向工具电极渗透。     

放电参数对短电弧铣削TC4加工性能影响的研究

短电弧加工技术(SEAM)是一种实现难加工导电材料高效去除的新型放电加工方法。采用不同电极材料,开展钛合金TC4短电弧铣削加工试验,探究在不同放电参数(电压、频率和占空比)下对加工过程中材料去除率(MRR)、相对电极相对损耗率(RTWR)的影响规律;并进一步分析工件宏微观形貌、元素变化及硬度测定。试验表明：影响MRR和RTWR的因素为脉冲电压>脉冲占空比>脉冲频率;紫铜电极具有高的材料去除率和好的表面质量;加工后表面存在重铸层、熔滴和微孔等结构;其表面显微硬度由重铸层向基体逐渐降低,并在距离工件表面深度90μm处趋于稳定。由此证明,金属电极材料更适合SEAM加工钛合金材料,这为后续SEAM加工钛合金零部件提供了理论依据。