中频磁控溅射法制备厚类金刚石碳膜

采用中频对靶磁控法在M2高速钢基片上合成了厚达6μm的含铬类金刚石碳(DLC)薄膜,初步考察了中频磁控溅射工艺参数、DLC薄膜的多层梯度结构及薄膜力学和摩擦性能间的关系。结果表明,薄膜表面平滑,具有致密的多层梯度结构,在2.45 N载荷下维氏硬度为HV 2 560,结合力的临界载荷为52 N,且在较长滑动距离内平均摩擦因数为0.09。     

ECR-CVD制备类金刚石碳膜的正交实验法研究

采用系统的正交实验法对ECR-CVD法沉积类金刚石碳膜(DLC)的优化工艺进行研究,并分析不同工艺参数对DLC膜性能的影响.共选择基片温度、H2流量、微波功率、直流偏压、脉冲偏压以及脉冲偏压占空比6个参数建立起6因素5水平的正交表,分别以薄膜摩擦因数、磨损率、显微硬度、拉曼谱中D峰与G峰的面积比ID/IG作为考察对象进行研究.极差分析表明,对不同的考察因素其优化工艺略有区别.在所选的参数范围内,脉冲偏压对所测量的DLC膜的性能影响最大.     

射频磁控溅射法制备类金刚石薄膜的研究

采用射频磁控溅射法,纯Ar溅射石墨靶,制备出了类金刚石薄膜,并对薄膜沉积速率随各工艺参数的变化规律、薄膜结构以及光学性能进行了系统的研究。结果表明,沉积速率随射频功率、CH4流量和溅射气压的增大而增大;随温度的增大呈现先增大后小的趋势。结构分析发现,所制备的DLC薄膜是由sp2键镶嵌在sp3键基体中构成的。在3μm~5μm波段对Si衬底有明显的增透效果。     

非平衡磁控溅射类金刚石薄膜的抗刻划性能及氟对结合强度的影响

使用非平衡磁控溅射方法沉积了类金刚石（ＤＬＣ）和一定含氟浓度的氟化ＤＬＣ。使用划痕方法试验了不同ＤＬＣ薄膜的抗刻划性能并对其试验机理进行了研究。结果表明划痕试验过程中随着试验载荷的增加,ＤＬＣ破坏形式可分为开裂、崩片、划入剥落及表层的脱落等阶段。其中抗开裂、崩片及划入性能取决于ＤＬＣ本身的力学特性。膜层的脱落载荷取决于膜层与基体的结合强度。降低薄膜的摩擦系数有利于提高ＤＬＣ薄膜的刻划抗力。氟元素的加入可以降低ＤＬＣ层的刻划摩擦力,提高其开裂强度并增加ＤＬＣ薄膜与基体材料的结合强度,从而提高ＤＬＣ的抗刻划性能     

类金刚石膜的制备、性能及应用

介绍了类金刚石膜的结构、制备方法和发展现状,综述了DLC膜的机械、电子、光学和生物学性能以及在这些领域中的应用状况。     

超薄类金刚石膜纳米摩擦性能研究

使用原子力显微镜对由微波等离子体电子回旋共振化学气相沉积技术制备的超薄类金刚石薄膜的纳米摩擦性能进行了研究。结果表明：氢化非晶碳膜(a-C：H)的摩擦力和外加载荷基本成线性关系，可以使用修正的Amonton公式进行表征；厚度在64．9nm以下薄膜的微观承载性能和膜厚存在明显的正比例关系。通过分析磨损深度和循环次数之间的关系以及对磨损区域的导电性研究，表明a-C：H膜表层的微观承载性能较其内层相差很大，表面存在着一层软膜。     

掺杂钨类金刚石膜的显微结构与性能

利用非平衡磁控溅射与离子源复合沉积技术,以高纯甲烷和氮气作反应气体,钨为溅射靶,在40Cr、Si(100)基片和不锈钢基体上分别制备了厚度约为2μm的掺杂钨类金刚石膜,并在类金刚石膜与基体间沉积了过渡层;应用X射线衍射、拉曼光谱、俄歇电子能谱等手段分析了掺杂钨类金刚石膜的显微结构和表面成分;应用球盘摩擦磨损试验机以及纳米硬度计等测试了膜的硬度、摩擦性能及结合强度。结果表明:所制备的膜表面均匀、致密、光滑,具有典型的类金刚石结构特征;掺杂的钨弥散分布在无定型的碳中,一部分形成W2C微晶相;当膜中钨原子分数约为20%时,膜的硬度最高,摩擦因数也相对较小,膜基结合力在70 N以上。     

类金刚石碳膜的制备及其应用

类金刚石是一种新型材料,制备应用这种材料已成为国内外研究的热门课题。本文作者结合自己多年的研究工作,就这种材料的制备及其特性、结构和应用作了介绍和述评、     

非平衡磁控溅射氟化类金刚石(DLC)薄膜的结构和性能

使用非平衡磁控溅射方法,以Ｃ２Ｈ２为反应气,Ｃ２Ｆ２为氟化气沉积了含氟和不含氟的类金刚石（ＤＬＣ）薄膜。用Ｘ射线光电子谱仪（ＸＰＳ）及Ｒａｍａｎ光谱仪分析薄膜的成分及结构。试验了薄膜的力学性能并讨论了组织结构对性能的影响。结果表明,含氟ＤＬＣ仍具有典型的ＤＬＣ的Ｒａｍａｎ光谱特性。氟降低薄膜中的Ｉ（Ｄ）／Ｉ（Ｇ）比率,使薄膜中的ＳＰ＾３键相对含量下降。随着氟含量的增加,ＤＬＣ的硬度下降,摩擦系数减     

高速钢表面镀覆DLC膜的结构及其摩擦特性研究

以高纯石墨作靶材、N2/Ar为工作气体,采用非平衡磁控溅射技术在高速钢上制备了光滑、致密、均匀的掺氮DLC膜。用XPS、Raman光谱仪表征了DLC膜的结构,并在球-盘摩擦试验机上研究了其摩擦特性。结果表明:工作气体中的N2比例对DLC膜结构及其摩擦特性影响较大,随着N2比例的增加薄膜中sp3的比例减少,而sp2和碳氮键的比例增加;随着N2比例的增加,薄膜摩擦因数先减后增,这与薄膜中sp3比例下降和sp2比例增加而导致薄膜的硬度以及内应力变化有关。就本试验而言,工作气体中N2比例不应高于20%。     

TiNi表面磁控溅射DLC薄膜的纳米压痕与摩擦性能

采用室温磁控溅射技术在TiNi合金表面制备出DLC/SiC(类金刚石/碳化硅)双层薄膜(SiC为中间层),采用拉曼光谱仪、纳米压痕仪和球-盘式摩擦磨损仪研究DLC薄膜的结构、纳米压痕和摩擦性能.结果表明:制备的DLC/SiC薄膜石墨含量高、纳米硬度(5.493 GPa)低、弹性模量(62.2447 GPa)低.在以氮化硅球(半径为2mm)为对摩件,4.9N载荷、室温、Kokubo人体模拟体液润滑下,该DLC/SiC薄膜具有低且稳定的摩擦因数,其平均值约为0.094.     

非平衡磁控溅射制备Cr掺杂DLC复合薄膜的高温摩擦学性能

元素掺杂是提升DLC薄膜摩擦学性能和耐温性能的重要途径。采用直流磁控溅射技术在304不锈钢基体表面沉积了含氢DLC薄膜,同时利用射频磁控溅射技术完成Cr元素的掺杂,研究Cr元素掺杂对DLC薄膜的力学性能及摩擦学性能的影响。采用纳米压痕仪测试薄膜硬度并利用划痕试验测试膜基结合力,采用拉曼光谱分析薄膜sp²和sp³键含量的变化和转移膜的生成。采用UMT多功能摩擦磨损试验机评价薄膜在常温和高温环境下的摩擦磨损性能,并利用扫描电镜观察磨损表面,分析其磨损机制。结果表明,Cr元素掺杂会显著提高薄膜的膜基结合力,但会使薄膜硬度有一定的下降。常温摩擦学性能测试显示,DLC薄膜的摩擦因数随着Cr含量的增加呈现出先下降后上升的趋势,在Cr质量分数为3.34%时达到最低;但薄膜的磨损率随Cr含量的增加略有升高。高温摩擦学性能测试表明,Cr元素掺杂显著改善了DLC薄膜的高温摩擦学性能,未掺杂的DLC在150℃以上摩擦时会失效,Cr元素掺杂使薄膜在250℃下也能保持较低的摩擦因数和较长的抗磨寿命。Cr元素的加入能够提高DLC薄膜的膜基结合力,降低摩擦因数,并提高薄膜...     

工艺参数对磁控溅射碳化锆薄膜的微结构与力学性能影响

采用碳化锆靶通过磁控溅射方法制备一系列碳化锆薄膜,采用XRD、SEM、AFM和微力学探针研究溅射气压和基于温度对碳化锆薄膜的微结构和力学性能的影响.结果表明:低溅射气压下,薄膜呈现结品良好的柱状品结构,其硬度和弹性模量分别为30.1GPa、256GPa.溅射气压提高到2.0Pa以上后,薄膜的柱状晶结构受到破坏,品粒减小...     

Influence of CH4 Flow Rate on Microstructure and Properties of Ti-C:H Films Deposited by DC Reactive Magnetron Sputtering

Nanocomposite Ti-containing hydrogenated carbon films (Ti-C:H) were prepared using a DC reactive magnetron sputtering system. The relationship between CH₄ flow rate and the film characterization and tribological behaviors in both ambient air and deionized water conditions were investigated. Results showed that the Ti content in the as-deposited Ti-C:H films decreased and the sp³ content increased with an increase in CH₄ flow rate. TiC nanocrystallites can be formed at a relatively low CH₄ flow rate, whereas there was almost no formation of TiC in the amorphous carbon matrix at the highest CH₄ flow rate. The hardness, elastic modulus, and internal stress of the films were decreased firstly and then increased as the CH₄ flow rate increased, whereas their adhesion presented an inversely changing trend. The friction coefficients and wear rates of Ti-C:H films in both ambient air and deionized water conditions decreased with increasing CH₄ flow rate from 8 to 12 sccm and then increased as the CH₄ flow rate continually increased. In particular, the nanocomposite Ti-C:H film deposited with a CH₄ flow rate of 12 sccm could achieve superior combining mechanical properties and low friction and high antiwear behaviors in both ambient air and deionized water conditions, indicating potential applications as a protective and lubricating film for mechanical components.     

磁控溅射制备高聚物基TiO2-CeO2复合薄膜的组织和性能

采用磁控溅射技术在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)衬底上制备了TiO2-CeO2复合薄膜;用X射线衍射仪、扫描电镜和UV-VIS分光光度计分析了薄膜的相组成、表面微观形貌和透射率.结果表明:溅射态的薄膜为非晶态;经150℃退火12 h后,薄膜表面有锐钛矿相颗粒析出;随着溅射功率的增加,薄膜表面的锐钛矿相颗粒数量明显增多,形状接近球形,在功率为100 W时,尺寸约为120 nm;随着溅射功率的增大,薄膜对紫外和可见光的透射率降低;另外,薄膜表面形貌和透射率也受溅射时间的影响.     

离子束辅助磁控溅射沉积铬-铜-氮薄膜的结构与性能

应用低能离子束辅助磁控溅射（IBAMS）沉积铬-铜-氮薄膜,研究了铜含量和轰击能量对薄膜结构、硬度和断裂韧度的影响。结果表明：在相同的轰击能量（400eV）下,铜含量对薄膜结构和硬度的影响不明显,但是铜的加入有利于提高薄膜的断裂韧度;离子辅助轰击能量从400eV增加到800eV时薄膜的结构发生了显著变化,断裂韧度和硬度均大幅度提高。     

磁控溅射法制备ZrW2O8薄膜及其性能

利用射频磁控溅射法在单晶硅片和石英基片上沉积了非晶态ZrW2O8薄膜,对不同温度下热处理的薄膜进行了XRD分析;用扫描电镜观察了薄膜的表面形貌,用阻抗分析仪和分光光度计分别研究了薄膜的介电性能和透光性能.结果表明:非晶态薄膜在740℃热处理3 min可以制得具有较好负热膨胀特性的ZrW2O8薄膜,其热膨胀系数为-2.54×10-5 /℃;介电常数和介电损耗均随着频率的增加而减小;在可见光范围内薄膜的透光率达75%.