脉冲偏压电弧离子镀CrAlN薄膜研究

在高速钢和不锈钢基体上用脉冲偏压电弧离子镀技术制备了CrAlN薄膜,研究了脉冲偏压对薄膜成分、结构和性能的影响,并进行了900℃下的高温抗氧化性能检测。结果表明,薄膜中Al的相对含量随着脉冲偏压的增加而降低;薄膜的相结构由立方CrN和Al相组成;薄膜的硬度随脉冲偏压的增加而增大,在偏压幅值为-500 V时,硬度可达21.5 GPa;薄膜具有高达70 N的膜基结合力;此外,薄膜在900℃的大气中保温10 h,没有出现明显的氧化现象;在合成的三种薄膜中,在脉冲偏压为-500 V×40 kHz×40%时的薄膜具有最好的综合性能。     

脉冲偏压对电弧离子镀TiNbN硬质薄膜相结构的影响

用电弧离子镀设备,在其他工艺参数相同的条件下,通过仅改变脉冲偏压幅值的方法分别沉积TiNbN硬质薄膜,考察脉冲偏压对薄膜相结构的影响.结果表明,TiNbN硬质薄膜的相结构随脉冲偏压幅值的变化而变化:当幅值为-300 V时,得到TiN类型的(TiNb)N的固溶体;-600 V时,得到TiN和δ-NbN的混合相结构;而在-900 V时,则得到TiN和δ-NbN以及β-Nb2N三相混合结构.分析表明,脉冲偏压能够改变薄膜相结构,这与不同偏压提供的离子沉积能量,能够分别满足各个化合物生成自由能的热力学条件有关.     

磁过滤电弧离子镀TiN薄膜的制备及性能研究

采用磁过滤电弧离子镀(MFAIP)方法在高速钢表面制备了Ti N薄膜,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪,显微硬度计和划痕仪等方法研究了偏压和磁过滤电流对Ti N薄膜的形貌、沉积速率、组织结构和力学性能的影响。结果表明:MFAIP-Ti N薄膜膜层均匀,表面质量好,膜与基体结合紧密。随着偏压和磁过滤电流的增加,Ti N的(111)晶面择优取向越来越弱,(311)和(222)晶面的择优取向逐渐增强。当偏压为-150 V,磁过滤电流为4.5 A时,表现出较大的沉积速率,最大的显微硬度测试值和最大的膜/基结合力。     

磁过滤电弧离子镀技术

冷阴极反离子镀技术自从问世以来,由于具有高电离度和较高的离子能量,因而在镀制高硬度、高耐磨性薄膜方面得到了广泛的应用。如切削刀具、模具上的硬质薄膜、汽缸活塞环发动机内壁上的抗磨损薄膜,等等。同时由于电弧离子镀设备结构简单、镀膜过程容易控制,它在装饰镀方面也获得了广泛的应用,如仿金镀以及一些五金件的装饰镀。但是由于普通电弧离子镀膜过程中阴极会产生大量液滴（微粒）,并与金属离子一起沉积在基片上,因而限     

偏压对阴极电弧离子镀AIN薄膜的影响

在不同基体负偏压作用下,用阴极电弧离子镀等离子体物理气相沉积（PVD）方法在单晶Si(100）基片上获得六方晶系的晶态AIN薄膜。用X射线衍射仪分析了沉积膜的物相组成和晶格位向随偏压的变化。在扫描电子显微镜（SEM）下观察沉积膜的显微组织形貌。结果表明,在较小偏压下,AIN膜呈（002）择优取向,表面致密均匀;在较大偏压下,AIN膜呈（100）择优取向,表面形貌则粗糙不平,AIN薄膜的择优取向及表面形貌受到不同偏压下不同离子轰击能量的影响。     

脉冲偏压对电弧离子镀深管内壁沉积TiN薄膜的影响

用电弧离子镀设备,分别采用直流偏压和脉冲偏压的沉积工艺,在一端封口的50 mm×200 mm×5 mm的不锈钢深管内壁上沉积TiN薄膜,对薄膜的厚度、表面形貌、相结构、硬度和磨损性能等随管子深度的变化进行了对比测试.结果表明,两种工艺下薄膜的厚度、硬度以及耐磨性能都随管子的深度而下降,但与直流偏压相比,脉冲偏压能够提高薄膜厚度和硬度,减少大颗粒的尺寸和数量,提高耐磨性能;按照硬度不低于20 GPa的标准划分,脉冲偏压使镀膜深度提高了40%,即从直流偏压的50 mm提高到70 mm.     

脉冲叠加直流偏压电弧离子镀TiCrNx薄膜的制备与性能研究

采用脉冲叠加直流偏压电弧离子镀技术在硬质合金刀具表面制备TiCrNx薄膜,利用XRD,SEM,多功能材料表面性能测试仪等对TiCrNx薄膜进行表征.结果表明,TiCrNx与TiN薄膜相比,硬度有所下降.膜-基结合力与靶材阴极弧电流及偏压有关.     

Cu含量对脉冲偏压电弧离子镀TiN-Cu纳米复合薄膜硬度的影响

用脉冲偏压电弧离子镀技术在高速钢(HSS)基体上制备了一系列不同Cu含量的TiN-Cu纳米复合薄膜,用EPMA、SEM、GIXRD和纳米压痕等方法分别测试了薄膜的成分、形貌、相组成、硬度和弹性模量,重点考察薄膜成分对其硬度和弹性模量的影响.结果表明,Cu含量对薄膜的硬度和弹性模量影响显著,随着Cu含量的增加,薄膜硬度和弹性模量先增大后减小,在Cu含量为1.28 at％时,硬度和弹性模量达到最大值,分别为45.0 GPa和562.0 GPa.最后对TiN-Cu纳米复合薄膜的非晶-纳米晶强化机制进行了讨论.     

磁过滤真空阴极电弧技术弧电流对四面体非晶碳薄膜性能的影响

研究了磁过滤阴极真空电弧技术中不同弧电流(20~100 A),制备的四面体非晶碳薄膜性能的影响。通过对薄膜厚度、薄膜硬度、表面形貌以及sp3键含量随弧电流的变化结果进行了测试。结果表明,当弧电流从20增大至100 A,表征薄膜sp杂化碳含量的ID/IG从0.212增加到1.18,显示制备薄膜的sp3键含量逐渐减少,同时sp2键在逐渐增加。随着弧电流值上升,薄膜硬度增加,表明其值与弧电流值呈正相关性,高的弧电流使通过磁过滤器的大颗粒等离子体数增加,从而薄膜表面形貌易于沉积大颗粒,导致薄膜表面质量下降。因此,选择合适的弧电流值可优化Ta-C薄膜制备工艺,本文研究内容为工业应用中通过弧电流调整优化膜层综合性能提供参考。     

真空磁过滤电弧离子镀沉积Ti-O薄膜及其血液相容性

采用真空磁过滤电弧离子镀技术在单晶硅(100)和载玻片表面沉积Ti-O薄膜,研究了不同氧分压(0.08、0.13、0.2Pa)对薄膜结构及血液相容性的影响.研究结果表明,随着氧分压的提高,Ti-O薄膜相结构从三氧化二钛转变为金红石结构二氧化钛.扫描电子显微镜观察表明,所制备薄膜表面结构致密,与基体结合紧密.血小板粘附实验结果表明,0.13Pa下制备的薄膜血液相容性优异,优于临床应用的热解碳材料.     

磁过滤电弧离子镀TiN薄膜的制备及其强化机理研究

采用电弧离子镀(AIP)和磁过滤电弧离子镀(MFAIP)方法分别在不锈钢和硅片上制备了两种不同的TiN薄膜.利用扫描电镜(SEM)观察了薄膜的表面形貌及组织结构;利用X射线衍射(XRD)及透射电镜(TEM)进行相鉴定;用纳米力学测试系统(NHT)测量了薄膜的硬度.结果表明:MFAIP TiN薄膜具有强烈的(111)面择优取向,薄膜表面光滑、表面熔滴颗粒(MP)少、薄膜的柱状晶组织细小、致密,薄膜具有较高的硬度.并在此基础上讨论了薄膜的强化机理,认为磁过滤器是制备高质量TiN薄膜及其复合薄膜行之有效的一种方法,是今后制备高性能TiN及其复合膜的发展方向.     

基底偏压对电弧离子镀NiCrAlY涂层阻尼性能的影响

采用电弧离子镀方法在不锈钢基片上制备了NiCrAlY涂层,在制备过程中改变基底偏压分别取50,100,200,300V.对涂层样品分别进行物相分析,表面形貌观察,测定微区化学成分,并利用动态机械分析仪(DMA)对涂层样品的阻尼性能进行测试.结果表明,利用电弧离子镀的方法可以在不锈钢基底上获得均匀的NiCrAlY涂层.涂层为晶态结构,主要由γ-Ni相,β-NiAl相,γ'-Ni3Al相和α-Cr组成.制备过程中的偏压变化对涂层的表面形貌有明显影响,对涂层的化学成分影响不大.DMA结果表明NiCrAlY涂层能明显地提高基底材料的阻尼性能,同时随着偏压增大,涂层样品的阻尼因子有所提高.     

脉冲偏压磁过滤电弧离子沉积(Ti,Al)N薄膜的研究

利用脉冲偏压磁过滤电弧离子沉积技术在不同负偏压下制备了(Ti,Al)N薄膜,通过扫描电子显微镜、XP-2台阶仪、纳米压痕仪和X射线衍射仪分别测试分析了脉冲偏压与磁过滤共同的作用对薄膜的微观结构、成份、薄膜厚度、显微硬度和晶体结构的影响规律。实验结果表明,在基体上施加脉冲偏压和在电弧蒸发源上使用磁过滤技术,可改善所制备薄膜的组织结构、提高其综合力学性能。通过对在不同负偏压下所制备的样品的综合力学性能的测试分析可得出:在负偏压为200V时制备的样品综合力学性能最好。     

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.     

磁场增强的碳阴极弧沉积ta-C薄膜的基体偏压效应

利用磁场增强的石墨阴极弧在Si片和M2高速钢上沉积了ta-C薄膜,重点研究了基体偏压对膜层截面形貌、沉积速率、膜层结构、耐腐蚀性能和摩擦系数的影响。结果发现,在-100V偏压下膜层较为致密,缺陷较少;基体偏压增加,膜层沉积速率增加;拉曼光谱分析显示,在-100V偏压下ID/IG值最小(0.4),表明sp3键含量最高;平衡腐蚀电位随基体偏压先升高后降低,在-100V时最大;膜层耐蚀性提高3倍;摩擦副采用Al2O3,在-100V偏压下摩擦系数最低。     

脉冲偏压电弧离子镀制备C_(1-x-y)N_xZr_y超硬复合薄膜

用脉冲偏压电弧离子镀方法在保持石墨靶弧流恒定的条件下,通过同步改变锆靶弧流与氮流量,在硬质合金基体上制备了一系列不同成分的C1-x-yNxZry复合薄膜.随着锆靶弧流与N流量增加,薄膜中Zr与N含量都呈线性增加,同时C含量快速减少.Raman光谱显示所制备的薄膜具有DLC特征,而XRD结果显示薄膜中还存在有明显的ZrN晶体相,说明本实验所制备的薄膜属于在DLC非晶基体上匹配有ZrN晶体相的碳基复合薄膜.随Zr与N含量增加,薄膜硬度先增大后降低,当x=0.19,y=0.28时薄膜具有最高硬度值,为43.6GPa,达到了超硬薄膜的硬度值.     

电弧离子镀中不同偏压模式对TiN薄膜形貌的黄美东

用扫描电子显微镜观察了电弧离子镀中各种不同偏压模式：不加偏压、加不同直流偏压和加幅值相同但占突比不同的脉冲偏压情况下获得的TiN薄膜的表面形貌,结果表明,脉冲偏压可以大大减小膜表面的大颗粒尺寸和数量,显著改善表面形貌。     

脉冲偏压对304不锈钢表面多弧离子镀CrAlN薄膜结构和耐蚀性能的影响

目前,鲜见有关脉冲偏压对多弧离子镀Cr Al N薄膜耐蚀性能影响的报道。以不同的脉冲偏压在304不锈钢表面多弧离子镀Cr Al N薄膜。采用扫描电镜、显微镜、X射线衍射仪、硬度仪、粗糙度仪分析了Cr Al N薄膜的表面形貌、相结构、硬度、表面粗糙度及耐蚀性能,分析了脉冲偏压对相关性能的影响。结果表明:随着脉冲偏压幅值的增大,Cr Al N薄膜表面大颗粒及凹坑尺寸和数量减少,薄膜质量提高;Cr Al N薄膜主要由(Cr,Al)N相组成,随着偏压增加,Cr Al N薄膜出现(220)择优取向;Cr Al N薄膜表面粗糙度随脉冲偏压增大而减小,显微硬度随脉冲偏压的增大而增大;Cr Al N薄膜在3.5%Na Cl溶液中的耐蚀性随着脉冲偏压的增大而增大,脉冲偏压为400 V时,Cr Al N薄膜与基体304不锈钢的腐蚀速率之比为0.34,薄膜的综合性能最好。     

脉冲偏压对磁控溅射制备ITO薄膜性能的影响

室温下,利用脉冲偏压辅助射频磁控溅射方法,在玻璃衬底上制备了铟锡氧化物(ITO)薄膜。研究了当占空比为20%时,脉冲偏压大小对薄膜结构、形貌、光电特性的影响。实验结果表明:当偏压为40V时,薄膜(400)方向晶粒尺寸最大,为60.6nm,此时薄膜结晶程度最好,其电阻率和霍尔迁移率分别为3.78×10~(-4)Ω·cm、33.22 cm2·V~(-1)·s~(-1),可见光波段平均透过率为85%,性能优异。     

氮分压对电弧离子镀CrNx薄膜结构与性能的影响

采用电弧离子镀技术,在不同n2分压下沉积Cr/CrNx薄膜.X射线衍射技术、努氏硬度计和UMT型球-盘摩擦试验机、M342-2型腐蚀测量系统分别测试了薄膜相结构、显微硬度、摩擦磨损和抗腐蚀性能.研究了N2分压对薄膜相组成、硬度、摩擦磨损和抗腐蚀性能的影响.结果表明随着N2分压的升高,薄膜由Cr2N(211)相过渡到CrN(220)相;薄膜硬度出现两个极值,对应于单相Cr2N和CrN;与钢基体相比,N2分压为0.35 Pa时制备的CrNx薄膜具有良好的耐磨性能和抗腐蚀性能.