纯Cr涂层厚度对涂层微观结构及抗高温氧化性能的影响

采用磁控溅射技术,在锆合金表面制备纯Cr金属涂层.探索纯Cr涂层厚度对抗高温氧化性的影响。利用扫描电镜分析涂层表面与截面形貌;采用X射线衍射对涂层进行物相分析;利用划痕仪分析涂层厚度对膜基结合力的影响;研究不同厚度的纯Cr涂层对涂层抗高温氧化性能影响。结果表明:随着涂层增厚,涂层表面孔洞数量呈越少趋势;涂层厚度不会影响涂层的择优取向与晶粒尺寸大小;涂层厚度为5.5μm,涂层的结合力最大;涂层的氧化增重随着涂层增厚,先减小后增加,涂层厚度为5.5μm,氧化增重最小。     

弧电流对多弧离子镀TiAlN涂层表面形貌和性能的影响

为优化TiAlN涂层的沉积参数,采用多弧离子镀技术在不同弧电流条件下于锆合金表面制备TiAlN涂层。利用扫描电子显微镜、能量色散X射线谱、高温热处理炉、划痕仪和X射线衍射仪分析弧电流对TiAlN涂层表面形貌、元素成分、高温抗氧化性、膜基结合力及物相结构的影响。结果表明:随着弧电流的升高,TiAlN涂层表面大颗粒数目逐渐增多,但涂层变得更加致密、孔隙率逐渐降低;弧电流为70 A时所制备的涂层高温抗氧化性能最好;膜基结合力随着弧电流的增加呈现出先增大后减小的趋势,弧电流为60 A时所制备的涂层膜基结合力最大,为32 N;弧电流为50 A时,涂层中物相Ti3AlN在(111)晶面、物相AlN在(100)晶面表现出择优取向。     

15-5PH不锈钢表面多弧离子镀高结合性能TiN膜层研究

多弧离子镀方法在15-5PH不锈钢材料表面制备结合力、硬度和致密性高的TiN涂层,提高材料表面硬度和抗高温氧化性能。分析结果显示过渡层成分、预热温度、工作气压及负偏压等主要参数对膜层性能影响明显。得到Ti为过渡层时,预热250℃,气压3.0Pa,600V偏压镀膜工艺参数最佳,制备的膜基结合力高于60N,表面硬度>1200HV0.05,膜层表面大液滴密度尺寸最低。膜层表面显微硬度、膜层沉积速率和膜基结合力随工作气压升高不同程度地先升高后降低。     

偏压对电弧离子沉积锆膜性能的影响

为研究偏压对通过电弧离子沉积法沉积的锆膜性能的影响,并探究锆膜在不同存储条件下的氧化程度,通过调整沉积过程偏压的大小以及占空比制备多组试样,利用扫描电子显微镜、X射线测厚仪、X射线衍射仪以及纳米划痕仪对薄膜的表面形貌、沉积速率、薄膜结构、膜基结合力进行了研究。并利用X射线光电子能谱测试了锆膜在不同存储状态下的氧化程度。结果表明,偏压的增大会提升膜层表面光洁度。但因高能粒子反溅射作用的增强,会降低薄膜的沉积速率。同时,膜基结合力随着偏压的增大有升高的趋势,且膜层的(100)晶面择优趋势会逐渐减小。另外,偏压占空比的增加也会导致沉积速率下降。锆膜表面的氧化层厚度随着时长会逐渐增大,且膜层在大气中暴露一天的氧化程度比真空存储(10^-5 Pa)半年严重。     

脉冲偏压对(Ti,Al)N涂层应力分布及其力学性能的影响

利用电弧离子镀技术在不锈钢基体上制备了(Ti,Al)N涂层,研究了脉冲偏压对涂层残余应力沿层深分布及相关力学性能的影响。结果表明,(Ti,Al)N涂层残余应力沿层深呈"钟罩型"分布,且随脉冲偏压的增大应力值明显增加;通过对涂层生长结构及微观成分分析,初步探讨了应力分布机理。随脉冲偏压的增加,涂层硬度会显著增加,而膜/基结合力则先增加后减小;采用改变脉冲偏压的工艺制备(Ti,Al)N涂层,可有效调整涂层残余应力沿层深分布趋势,改善其力学性能。     

溅射工艺参数对TiAlSiN涂层硬度及膜基结合力的影响

近年来超硬涂层的出现,为高速切削、干式切削的高质量刀具的发展,提供了契机。本文开展了磁控溅射法制备TiAlSiN涂层的工艺研究,在不同工艺下,获得了厚度2.0~4.0μm的TiAlSiN涂层,运用纳米压入硬度测试仪、划痕仪和洛氏硬度计等对涂层性能进行表征,研究了制备工艺参数对涂层硬度、膜基结合力的影响规律。结果表明:随着氮氩比、沉积温度和基体负偏压的增大,纳米硬度和弹性模量都是先升高后降低。靶基距为8 cm、温度为100℃、氮氩比为1/3、靶电流为1.5 A、基体负偏压为-100 V时涂层的平均纳米硬度超过40 GPa,达到了超硬水平;涂层与高速钢基体的膜基结合力随着靶基距的加大而降低,随着磁控电流的增大而增大;在沉积温度和基体负偏压由低到高变化时,涂层结合力变化趋势一致,都是先升高后降低。     

衬底偏压和退火对ITO膜结构和成分的影响

ＩＴＯ膜的结构直接决定其光电性质，因而对其结构的研究就显得极其重要。本文报 道了不同衬底偏压和不同退火温度对ＩＴＯ膜结构的影响。结果表明，一定负偏压有助 于（２２２）晶面择优生长，一定退火温度有助于（６２２）晶面择优生长。退火与否，对膜中 Ｉｎ、Ｓｎ含量影响不大。     

负偏压对Be上磁控溅射离子镀Al膜结构影响的研究

以Be为基体，采用磁控溅射离子镀的在其上镀制Al膜，研究了负偏压对Al膜微结构的影响；研究表明，不加基体负偏压，Al膜在（111）面择优生长；随着基体负偏压升高Al膜在（111）面择优生长趋势减北，Al膜在（200）面生长趋势加强；当基体负偏压超过150V后，Al膜在（111）面择优生长的趋势又得到加强。晶粒在低负偏压时随负偏压增加而细化，当较高的负偏压引起基体温度升高时，此时晶粒又变大了。     

占空比对磁控溅射纯Cr镀层微观组织结构的影响

利用磁控溅射离子镀技术于不同占空比下在单晶Si基体上制备出纯Cr镀层,采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了纯Cr镀层表面和截面微观形貌、沉积速率和择优生长取向的变化规律。结果表明:占空比的改变显著影响着纯Cr镀层的微观形貌、择优生长取向和致密度。随着占空比的增大,纯Cr镀层的微观组织结构由柱状晶向均匀、细小纳米晶转变,纯Cr镀层的厚度和沉积速率相应增大,同时纯Cr镀层沿(110)晶面的择优生长取向程度减弱。     

基体偏压对ZrN涂层微观结构及力学性能的影响

利用多弧离子镀技术通过改变基体偏压(-100,-150,-200 V)在SKD11模具钢基体上制备了一系列ZrN涂层。采用X射线衍射、扫描电镜、纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验机和台阶仪等分析技术对涂层的结构、表面形貌、硬度、弹性模量、断裂韧性、结合力、摩擦磨损性能等进行表征,重点研究基体偏压对涂层微观结构和力学性能的影响。结果表明,在不同偏压条件下制备的涂层始终由ZrN相构成;随着基体偏压的升高,ZrN涂层生长的择优取向发生了改变,生长择优取向从低偏压下(-100 V)的(311)向(111)(-200 V)转变;硬度和结合力呈现先增后减的趋势,并在偏压为-150 V时达到最大值,分别为29.14 GPa和58 N;摩擦系数及磨损量均在偏压为-150 V时最低。     

铝合金表面HIPIMS法制备钒涂层结构及结合强度的研究

研究不同类型过渡层对铝基体与钒涂层结合强度的影响,为合理设计过渡层提供一种新的研究思路。采用高功率脉冲磁控溅射技术在铝合金表面制备了钒涂层,利用X射线衍射仪和扫描电镜分析了钒涂层与过渡层的微观结构,利用划痕法和压痕法测试了不同过渡层下的膜基界面结合强度。样品Al/Cu/Cu-Cr/Cr/Cr-V/V的XRD衍射图谱中主要包含V(111)和Cr(111)相,并且样品呈现出光滑致密平整的表面特征。样品Al/V的膜基结合力为12 N左右,而样品Al/Cu/Cu-Cr/Cr/Cr-V/V的膜基结合力为30 N以上。与样品Al/V相比,样品Al/Cu/Cu-Cr/Cr/Cr-V/V无论是从单个裂纹开裂的程度还是从单位面积内裂纹的数目进行评价都表现出较高的膜基界面结合强度。在铝合金基体与钒涂层之间引入热膨胀系数梯度变化的过渡层,有利于获得较好的膜基界面结合强度。     

Cr/CrN/Cu-TiN膜的成分与性能研究

为了使手术器械具有疏水抗菌性,我们在手术器械表面制备了具有微纳米结构的Cr/Cr N/Cu-Ti N膜。基体表面微纳米化用化学刻蚀法,膜层制备用高功率脉冲磁控溅射法,试样检测用SEM、EDS、接触角测量仪和涂层附着力自动划痕仪等。试样薄膜抗菌元素Cu含量随偏压增大从3.09%降到1.77%;膜基结合力随偏压增大呈先增后减趋势,-50 V时膜基结合力最大,为34 N;比较基体未经刻蚀处理和经过微纳米化刻蚀处理的试样的疏水性,差异明显,前者的水接触角为78°,后者的水接触角为132°。     

过渡层对TiAlSiN涂层性能的影响

研究不同的过渡层对TiAlSiN涂层结合力和高温抗氧化性的影响。利用划痕仪测定临界载荷,用体视显微镜观察划痕形貌;利用高温热处理炉对试样进行800℃高温抗氧化实验和1200℃淬火实验,并观察宏观形貌;利用X射线衍射仪对涂层进行物相分析。结果表明:基材进行氮化处理对涂层膜基结合力的提升和高温抗氧化性能的提高有一定的加强作用,Cr过渡涂层对涂层膜基结合力和高温抗氧化性能的提高较大,其氧化速率远低于经过氮化处理的锆合金表面涂层的氧化速率,膜基结合力大约33N;通过物相分析,涂层均生成了对应的物相,当氮化剂量达到一定值后,会生成硬度较高的Zr N物相。     

0Cr15Ni5Cu2Ti不锈钢表面TiN膜层制备

0Cr15Ni5Cu2Ti不锈钢基材表面多弧离子镀方法制备TiN硬质涂层.工件表面镀膜处理技术的关键是膜/基结合强度.分析预热温度和工作偏压对膜层的膜/基结合强度、膜层结构及表面硬度的影响,优化制备工艺,满足使用要求.结果显示预热温度和工作偏压对膜/基结合效果影响显著.镀膜处理后,工件表面硬度大于1200HV0.05,膜/基结合力最小临界载荷高于60N.     

多弧离子镀(Cr,Ti,Al,Zr)N多组元超硬梯度膜的结构及性能

(Cr,Ti,Al,Zr)N梯度膜性能优异。采用多弧离子镀技术,使用Ti-Al-Zr合金靶和Cr单质靶在高速钢表面制备(Cr,Ti,Al,Zr)N多元超硬梯度膜,利用扫描电镜、能谱、X射线衍射仪、硬度计、划痕仪对膜层形貌、成分、结构、硬度、附着力进行分析,并通过热震性能试验考察了膜层的抗热震性能。结果表明:制备的膜层为面心立方结构,择优生长取向为(220)面;与TiN,(Ti,Al)N,(Ti,Cr)N,(Ti,Al,Zr)N等硬质膜相比,制备的(Cr,Ti,Al,Zr)N多元梯度膜具有更高的硬度和膜/基附着力,硬度可达4400HV,膜/基附着力大于200N,实现了从硬质膜到超硬膜的转变;膜层中N含量梯度可有效减少应力集中,Cr,Al含量的增加有利于提高膜层抗热震性能;负偏压对膜层硬度影响较大,对膜层成分、结构、抗热震性能影响较小,对膜/基附着力基本无影响。     

高功率脉冲电流对磁控溅射TiN薄膜结构及力学性能影响

采用高功率脉冲磁控溅射技术在M2高速钢基体上沉积了TiN薄膜,研究了不同脉冲电流下TiN膜层的沉积速率、膜基结合力、晶体生长取向、纳米硬度和摩擦磨损性能等。结果表明:随着脉冲电流的增加,膜层沉积速率不断增大,膜层致密度逐渐增强。当脉冲电流增加到20A以上时膜层沿着(111)面择优生长并且具有最高的I_(111),这与能流密度效应有关。脉冲电流为20A时的膜层表面具有最高的硬度(可达25GPa)、最高的膜基结合力(可达70N,压痕评定优于HF2)和较好的耐摩擦磨损性能。     

偏压对磁控溅射制备Ni掺杂TiB2基涂层结构及力学性能的影响

采用双靶非反应磁控溅射,通过改变基底偏压,制备了一系列Ni掺杂TiB2基的涂层.通过X射线能谱仪确定其成分,利用X射线衍射、扫描电镜对涂层的结构进行分析,并通过纳米压痕、维氏压痕、划痕以及摩擦磨损分别对涂层的硬度、模量、断裂韧性、膜基结合力和摩擦学性能进行了表征.结果表明:此工艺下制备的TiB2-Ni涂层中均存在六方相的TiB2结构,并且生长结构非常致密,无明显的柱状生长结构,表面粗糙度低;硬度均大于40 GPa;涂层均具有较好的断裂韧性;且随着偏压增大断裂韧性和结合力都有所提高;同时所制备涂层摩擦系数均在0.5～0.6,磨损率在同一数量级.     

稀土铈对热作模具钢TiN系离子镀涂层性能的改进

为了解决TiN涂层的膜/基结合力不够高和高温抗氧化性不足等问题,综合利用电弧离子镀和涂层合金化技术,在4Cr5MoV热作模具钢基体上制备了添加稀土元素Ce的TiN系涂层,测定了涂层的显微硬度、孔隙率、耐磨性及膜/基结合力,并做了恒温氧化试验和抗热震性试验,以研究稀土元素Ce对TiN,Ti(Al,V)N涂层的改性作用.试验结果表明,Ce的加入能提高涂层的耐磨性,显著提高涂层的膜/基结合力,使其高温抗氧化性和抗热震性明显改善,可大大提高4Cr5MoV钢涂层热作精密模具的使用寿命和使用效果.     

Cr及Cr-Ni掺杂对不同偏压下TiAlN薄膜性能的影响

为了使4Cr13不锈钢表面性能得到更好的优化和获得镀膜最佳的偏压工艺,在不同的偏压工艺下,采用多弧离子镀技术和磁控溅射技术在4Cr13不锈钢表面沉积掺杂Cr和同时掺杂Cr、Ni的TiAlN薄膜.采用附着力自动划痕仪研究不同偏压条件下薄膜与基体的结合力,采用扫描电子显微镜观察和分析薄膜的表面形貌,采用XRD技术检测薄膜的相结构,采用显微硬度计测量薄膜的显微硬度.结果表明:适当的偏压可以提高薄膜的硬度和结合力,在偏压为-250 V时,薄膜的表面硬度达到最大值2 259 HV0.1 N,结合力为36 N;并且掺杂Ni元素能够起到增强膜基结合力的效果.     

CrAlN抗冲蚀涂层制备及性能研究

为提高钛合金材料抗冲蚀性能,利用真空阴极电弧沉积技术在TC11钛合金上沉积CrAlN涂层,研究靶电流、偏压和气压对涂层结构及性能的影响。采用扫描电镜观察膜层表面和截面形貌,金相显微镜对表面的大颗粒进行定量分析;显微硬度计测量膜层的维氏显微硬度;采用喷砂试验机对涂层的抗冲蚀性能进行测试,通过三维表面轮廓仪测量涂层厚度和侵蚀坑的深度;X射线衍射仪表征涂层中的晶体结构。结果表明:靶电流从70A增大到110A,虽可提高涂层的沉积速率,但会导致涂层表面大颗粒增加,从而降低涂层的抗冲蚀性能;气压从1Pa增大至4Pa,可有效地减少涂层表面颗粒的尺寸及数量,但也会一定程度降低沉积速率及硬度;偏压对CrAlN涂层的结构及性能影响最大,偏压在-50V时涂层呈(200)择优取向,-100V涂层呈(111)择优取向,-200V时,涂层择优取向不明显;且随着偏压的增加,涂层的硬度及抗冲蚀性能增大,在高冲蚀角下,冲蚀的失效机理为脆性失效。结论:工艺参数中靶电流对表面质量的影响最大;涂层的生长取向与偏压密切相关;CrAlN涂层的表面质量及硬度直接影响其抗砂粒冲蚀性能,偏压对涂层抗冲蚀性能影响最大。最终优化的工艺参数为:靶电流90A、偏压-100V、气压4Pa。