离子镀膜中的弧电流对膜层质量的影响

论述了电弧电流对多弧离子镀膜层的硬度，厚度及其外观形貌的影响，并进一步阐述了电弧电流在实际应用中的作用，说明了镀制不同功能的膜层，应选择不同弧电流的重要性。     

Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜厚度对结构和性能的影响

采用电弧离子镀技术在TC4钛合金表面制备不同厚度的Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜,研究了多层膜厚度对其结构及性能的影响。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、划痕仪、应力测试仪、砂粒冲蚀试验仪和拉伸试验机检测分析了多层膜的表面及截面形貌、微观结构、硬度、结合力、残余应力、抗砂粒冲蚀性能和拉伸性能等。结果表明：随着多层膜厚度的增加,膜层表面颗粒增多,表面质量略有下降,择优取向由（200）晶面逐渐向（111）晶面转变;随着厚度的增加,残余应力逐渐增加,膜层硬度、膜基结合力、裂纹扩展抗力先上升后下降,在厚度为10.58μm时达到最佳,其硬度为3404Hv、结合力为58.6N、裂纹扩展抗力为758.49,抗砂粒冲蚀性能提高3倍以上;TC4钛合金表面镀多层膜后,屈服强度和抗拉强度均略有提升,但断后伸长率降低,当膜层厚度为14.50μm时,断后伸长率较基材降低30%,断裂机制由韧性断裂转变为脆性断裂。在一定范围内增加膜层厚度有利于提升性能,但需合理控制其厚度以减小对钛合金基材的负面影响。     

Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜对钛合金疲劳性能的影响

采用真空阴极电弧沉积技术在TC11钛合金基体上沉积约10μm厚的Ti/Ti N/Zr/Zr N多层膜,通过对比镀膜前后试样的屈服强度、抗拉强度、疲劳强度、疲劳寿命,以及断口形貌,研究沉积Ti/Ti N/Zr/Zr N多层膜对基体疲劳性能的影响,探讨疲劳断裂机理。结果表明:多层膜对TC11钛合金基体材料的屈服强度和抗拉强度影响不大,但由于膜层硬而脆而降低了基体材料的收缩率和延伸率;多层膜提高基体材料的疲劳极限;低应力下,裂纹源在多层膜表面萌生,并向内部扩展,在多层结构的膜层界面处受到阻碍,发生偏转,从而提高基体疲劳寿命;高应力下,膜层容易破裂,裂纹源增多,降低基体疲劳寿命;应力水平在520 MPa到650 MPa范围内,疲劳寿命增量从+40.82%降到-36.88%。     

负偏压对电弧沉积镁合金膜层结构及阻尼性能的影响

采用电弧离子镀的方式在不锈钢基片上制备镁合金膜层.对膜层样品进行了物相分析,表面形貌观察,测定微区化学成分,储能模量和损耗模量.结果表明利用电弧离子镀的方法可以在钢基底上获得镁合金膜层.制备过程中基底偏压对膜层的表面形貌有较为明显的影响,对膜层的物相和化学成分影响不大.通过储能模量和损耗模量的测试结果得到膜层样品的阻尼性能,结果表明镁合金膜层能明显的提高基底材料的阻尼性能,同时膜层样品的阻尼能力与膜层的结构形貌有明显联系.     

AZ31镁合金表面多层膜的结构与性能研究

研究了在AZ31镁合金表面依次进行浸锌、化学镀镍、电镀铜、电弧离子镀Cr/CrN的复合镀膜工艺.利用x射线晶体分析仪、扫描电镜、显微硬度计、腐蚀测量系统及热震法等仪器和方法对复合镀层的显微组织及性能进行了研究.结果表明,在此复合镀工艺条件下,可以在AZ31镁合金表面形成致密度高、结合强度好、耐蚀性好且硬度高的复合合金镀层;AZ31镁合金镀膜后的显微硬度形成一个梯度,由71.1HK提高到2224.8HK;耐蚀性明显提高,腐蚀电位从-1481mV提高到-382mV.     

弧流对Ti—Si—C膜层结构与性能的影响

电弧离子镀沉积膜层具有放电温度高、离化率高和沉积速率快等特点,可以在较低温度下促进Si—C成键,是获得含Si—C键膜层的一种经济实惠的方法。本文使用Ti—Si合金靶,在Ar和C₂H₂气体环境下,在铝合金衬底上制备了Ti—Si—C膜层,并分析和研究了不同弧流下沉积膜层的相组成、磨损和腐蚀性能。结果显示,不同弧流下沉积的膜层是由B1型TiC相、立方结构的SiC相和金属Ti相组成的复合结构;大弧流由于放电温度高,有利于膜层中Si—C键的形成.弧流增加,靶材蒸发速率加快,沉积膜层的厚度增加,同时,由于靶材附近单位时间内气化和离化的Si和Ti数量增加,沉积膜层中Si和Ti含量和增加而C含量降低.弧流增加,膜层中碳化物总含量减少,造成膜层摩擦系数逐渐增加而耐磨性降低,但膜层的耐腐蚀性能增加.适当弧流下的沉积膜层可获得优异的磨损和腐蚀综合性能.     

脉冲偏压对矩形平面大弧源离子镀TiN 膜层性能的影响

采用矩形平面大弧源离子镀技术在201奥氏体不锈钢基体表面制备TiN硬质薄膜,研究了脉冲偏压对TiN膜层的表面形貌、相结构、硬度和耐磨性能的影响.结果表明,随着脉冲偏压的增大,薄膜中大颗粒的数目先增加后减少,这是大颗粒受到离子拖曳力和电场力双重作用的结果.存在一个最佳的脉冲偏压,使得制备出的TiN膜层具有较高的I(111)/I(200)比例和较高的耐磨性.脉冲偏压为-300 V时制备的TiN膜层具有最好的综合性能.     

靶电流对电弧离子镀TiAlN膜层组织及成分的影响

采用高纯铝、钛两个靶材,分别在纯钛TA2和钛合金TC11基材上沉积制备了TiAlN膜层.用扫描电子显微镜(SEM)观察了膜层的形貌、用能谱仪(EDS)分析了膜层的成分.结果表明在不同基材上沉积的膜层表面形貌存在差异;两种工艺在不同的基材上沉积的膜层中N、Al和Ti元素呈梯度分布,可明显的观察到界面处存在这三种元素的互扩散,使膜层与基体间形成冶金结合.     

氧化430不锈钢膦酸自组装液的溶剂含水量对自组装膜耐点蚀性能的影响

为了弄清膦酸自组装液的溶剂含水量对自组装膜性能的影响,分别以无水乙醇及其与不同含量去离子水的混合液为溶剂配制了十四烷基膦酸自组装液,通过浸泡法在氧化430不锈钢表面制备自组装膜.利用接触角测试、极化曲线、电化学交流阻抗及扫描电镜(SEM)研究了不同溶剂条件下十四烷基膦酸自组装膜的耐点蚀性能.结果表明:随自组装时间延长,膦酸自组装膜覆盖度增大,接触角增加,自组装6h时得到的自组装膜最致密,接触角最大;溶剂中水有利于形成更致密的自组装膜,随着溶剂含水量增加,膜的耐点蚀能力增强.     

硝磷酸腐蚀对CdTe薄膜性能及背接触层的影响

采用硝磷酸(NP)背表面刻蚀工艺并结合真空共蒸发法分别沉积了几种背接触层材料,研究了NP腐蚀对CdTe薄膜性能及背接触层的影响.结果表明:NP腐蚀后在CdTe薄膜上产生了富碲层;退火后,碲容易与背接触材料中的铜反应生成CuxTe.通过严格控制和优化腐蚀工艺,选择ZnTe/ZnTe:Cu作为背接触层材料,可制备出优异性能的CdTe太阳电池.     

脉冲磁过滤阴极弧等离子体制备四面体非晶碳膜

介绍了脉冲磁过滤阴极电弧法制备四面体非晶碳膜(tetrahedral amorphous carbon即ta-C),并对制得的薄膜表面形貌、硬度、电阻等进行了测试.结果表明,脉冲磁过滤阴极电弧法制备的ta-C膜有优良的性能.拉曼光谱分析显示,制得的薄膜为非晶结构,有明显的sp3结构特征,符合ta-C膜的特征峰.     

氮气流量对电弧离子镀TiN薄膜性能的影响

氮化钛是一种应用较广泛的硬质薄膜,其性能受许多因素的影响,本文只改变氮气流量,固定其它工艺参数,对镀覆的氮化钛薄膜性能进行了分析和研究,得出了获得较好氮化钛薄膜综合性能的氮气流量.     

采用真空电弧源镀制纳米TiO2薄膜研究

在真空条件下利用真空电弧源在不同基底材料上镀制了TiO2薄膜.对影响镀膜过程和膜层质量的氧气工作压强和偏压等因素进行了研究.X射线衍射结构分析结果显示TiO2薄膜主要以锐钛矿相为主及少量的金红石相.对TiO2薄膜的物理性质、化学性质进行了初步检测.     

采用真空电弧源镀制纳米TiO2薄膜研究

在真空条件下利用真空电弧源在不同基底材料上镀制了TiO2薄膜.对影响镀膜过程和膜层质量的氧气工作压强和偏压等因素进行了研究.X射线衍射结构分析结果显示TiO2薄膜主要以锐钛矿相为主及少量的金红石相.对TiO2薄膜的物理性质、化学性质进行了初步检测.     

镁合金表面Ti—TiN复合镀层的阴极多弧离子制备与表征

表面强化、耐蚀处理对镁及其合金的应用至关重要。采用阴极多弧离子镀膜技术，在AZ91C镁合金基底上首次成功镀制了强结合力的以Ti为过渡层的TiN复合膜层，并利用高分辨扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）、CSM显微划痕测试等技术对复合膜层的形貌、组织结构及性能进行分析研究。结果表明，采用适当的多弧离子镀膜工艺，能在经恰当预处理方法处理的镁舍金基底上制备性能良好的TiN膜。膜层均匀、致密，膜基结合力达130mN以上，复合硬度达500HV左右（AZ91镁合金基底125HV）。此外中性盐雾强化实验表明，经该方法处理后的镁合金在ASTM-B117标准测试条件下，腐蚀速度明显降低，经过200h后，表面无明显腐蚀现象。真空多弧离子镀膜技术有望在镁合金表面防护领域得到应用。     

离子束辅助真空电弧沉积TiO2-xNx薄膜及抗菌性能研究

采用离子束辅助真空电弧沉积技术在玻璃衬底上制备了氮掺杂的TiO_2薄膜样品,通过X射线衍射(XRD)、XPS以及UV-Vis分光光度计等测试手段对离子束辅助沉积样品的结构、表面成分及抗菌活性进行了分析,研究了经离子束辅助沉积氮掺杂的TiO_2薄膜的抗菌性能。结果表明:离子束辅助沉积的氮掺杂的TiO_3薄膜为非晶态结构,热处理后向锐钛矿转变,出现(101)面的择优取向。离子束流越大,TiO_(2-x)N_x薄膜红移的越少;抗菌活性随着离子束流的增加而减弱,但离子束辅助沉积的掺氮TiO_2薄膜抗菌活性均比传统真空电弧沉积的薄膜抗菌活性高。离子束辅助沉积的掺氮TiO_2薄膜对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌自然光照的抑菌率的抗菌率均可达99.9%以上。     

矩形平面磁控溅射阴极的磁场模拟及结构设计

文章模拟分析了结构参数对磁控溅射阴极磁场分布的影响,设计了一种新型的矩形平面磁控溅射阴极,并对设计的阴极磁场进行模拟分析,结果表明有效提高了靶材表面磁场分布的均匀性.采用在阳极框内侧安装高磁导率的导磁板的方法,改变了阴极体和阳极框之间缝隙的磁场分布,解决了缝隙处的连续放电现象.本研究为磁控溅射阴极的设计提供了依据.     

Effect of Zr content on mechanical properties of Ti-Ni-Zr shape memory alloy films prepared by dc magnetron sputtering

To further understanding of the effect of Zr content on the shape memory behavior of ternary Ti-Ni-Zr alloy films, ternary alloy films were deposited with various Zr contents using triple source dc magnetron sputtering. Deposited films annealed at 700 °C showed martensite transformation accompanied with shape memory behavior. Martensitic transformation start (Ms) temperature of the ternary alloy film was found to increase with increasing Zr content for a Zr content higher than 10 at%. The highest Ms temperature attained was ∼170 °C for a Zr content of 19.5 at%. Critical stress against plastic deformation was found to increase with increasing Zr content up to 10 at%. Although further increase of Zr content caused embrittlement, the Ti_32.3Ni_48.2Zr_19.5 film showed a shape memory effect with a recoverable strain of ∼1.3% under a constant stress of 250 MPa. This indicates that the Ti-Ni-Zr alloy film is a promising candidate for cantilever type micro-actuators.     

Effect of tangential magnetic field on ecton processes in cathode spot of vacuum arc

Emission and erosion processes involved in the final stage of the cathode spot cell operation in vacuum arc in the presence of an external magnetic field have been numerically simulated. It is established that the application of a magnetic field leads to asymmetry in the distributions of current density and heat flux, so that their maxima shift in the “anti-Ampere” direction. For more detailed analysis of the phenomenon of retrograde motion of the cathode spot in a magnetic field, it is necessary to study the behavior of a liquid metal phase in the spot.