离子束辅助沉积铪薄膜晶粒的择优取向

采用离子束辅助沉积方法(IBAD)在Si(111)衬底上沉积了铪薄膜. 实验发现 在铪膜生长时, 轰击铪膜的Ar+离子的能量、入射角度和束流密度对薄膜的晶粒取向有很大的影响. 当Ar+离子的能量为500 eV、入射角为75°、束流密度为0.9 A/m2时, 铪膜为(110)择优取向. 当束流密度大于1.2 A/m2时, 铪膜以(002)、 (100)混合晶向为主, 而与Ar+离子的入射角度无关. 讨论了铪膜晶粒取向的转变机制, 认为铪膜晶粒的择优取向, 不是单纯地取决于基于沟道效应的溅射机制, 或取决于基于能量极小原理的表面能最小或表面应力最小的面生长较快的机制, 而是影响薄膜生长的各种因素互相竞争、共同作用, 在非平衡态条件下表面能极小化的结果.     

离子束辅助磁控溅射沉积TiN薄膜的研究

利用三离子束辅助沉积设备，以离子束辅助沉积、磁控溅射和离子束辅助磁控溅射几种工艺在GCr15基体上沉积TiN薄膜。实验结果表明：离子束辅助磁控溅射有效地提高了薄膜的硬度、耐磨性和耐蚀性，改善了膜基结合力。     

离子束辅助沉积Fe－N薄膜的相形成

用离子束辅助沉积方法合成Ｆｅ－Ｎ薄膜，用离子束背散射和Ｘ射线衍射方法分析薄膜成分和结构．结果表明，薄膜的组分（α－Ｆｅ，ζ－Ｆｅ２Ｎ，ε－Ｆｅ（２－３）Ｎ，γ＇－Ｆｅ４Ｎ相等）取决于沉积参数。给出了沉积温度和Ｎ／Ｆｅ原子到达比组成的相区域图．     

离子束辅助沉积对TiAlSiN薄膜性能的影响

分别利用真空电弧沉积技术与等离子体辅助真空电弧沉积技术在不锈钢片、高速钢片和单晶硅片上沉积TiAlSiN多元薄膜，通过X射线衍射和扫描电镜对采用两种方法制备的薄膜物相及表面形貌进行了分析比较，测定了高速钢片上薄膜的显微硬度，进行了耐磨性实验。结果表明，采用离子束辅助沉积制备的薄膜，有（200）面的择优取向，薄膜的表面形貌得到改善，硬度和耐磨性提高。     

氮气辅助氙离子束增强沉积TiN薄膜及其机械性能

本文提出一个合成TiN硬质薄膜的新方法,在氮气氛中,电子束蒸发沉积Ti的同时,用40keV的氙离子束对其进行轰击而合成TiN薄膜,该方法优于PVD和CVD之处在于合成温度低,薄膜与基体结合力强,其临界载荷达4.2kg,Knoop硬度达2200kg/mm~2,具有良好的耐磨损性能,报道了所合成的TiN薄膜在工业上应用的一些结果。     

单源低能离子束辅助沉积类金刚石薄膜结构及性能研究

用单源低能氩离子束辅助沉积（ＩＢＡＤ）法制备了非晶碳薄膜．氩离子能量为４００－１５００ｅＶ．膜面光滑致密，与衬底的结合力较高。用Ｒａｍａｎ，ＦＴＩＲ，ＨＲＴＥＭ，ＴＥＤ，ＳＥＭ，ＥＲＤ及ＲＢＳ研究了薄膜的形貌、结构和组分，测量了膜的电阻率、显微硬度及摩擦系数．薄膜为无定形的类金刚石（ＤＬＣ）．其中含氢约为２０５ａｔ．－％，碳原子与氢原子几乎没有形成Ｃ－Ｈ键．随着离子束能量及束流的增加，显微硬度、摩擦系数增加，电阻率减小．硬度增加是由于薄膜致密度的增加，而电阻率降低是由于膜中金刚石键（ｓｐ~３键）含量减少的缘故．     

工艺参数对离子束辅助沉积TiN薄膜性能的影响

为进一步提高牙科材料的生物相容性、耐磨性和耐腐蚀性能,将离子束辅助沉积制备TiN纳米薄膜技术引入到铁铬钼牙科材料的研究中,在Fe-Cr-Mo合金基体上制备了TiN薄膜.测定了表面膜层的显微硬度,在模拟口腔环境的溶液中,采用电化学方法,对经不同工艺参数沉积TiN薄膜的牙科用Fe-Cr-Mo合金的耐蚀性进行测试,并以未进行表面镀膜的Fe-Cr-Mo合金为对照.结果表明:经TiN镀膜处理的Fe-Cr-Mo软磁合金硬度明显增加,在口腔环境中的耐腐蚀性较未经表面镀膜处理的有明显提高.工艺参数不同,硬度增加的程度不同,耐蚀性差别也较大,当氮气流量为1.5mL/min,溅射时间为4h时,得到的膜厚为2μm,此时TiN膜硬度最高,在口腔溶液中耐腐蚀性最好.     

离子束辅助沉积TiN薄膜在模拟口腔溶液中的耐蚀性

应用离子束辅助沉积技术(IBAD)在Fe-Cr-Mo合金基体上制备了TiN薄膜,在模拟口腔环境溶液中测定了其自腐蚀电位、腐蚀电流密度、极化电阻、极化曲线,并用未经表面镀膜的铁铬钼合金进行了对比。结果表明:经TiN薄膜处理的Fe-Cr-Mo软磁合金在口腔环境中的耐腐蚀性较未经表面镀膜处理的有明显提高;当氮气流量为1.5cm3/min,溅射时间为4 h,得到的膜厚为2μm,此时TiN膜在口腔溶液中的耐腐蚀性能最好。     

离子束增强沉积制备CrNx薄膜

利用离子束增强沉积（ＩＢＥＤ）技术制备了ＣｒＮｘ薄膜。对不同能量氮离子轰击所制备的薄膜进行了Ｘ射线衍射、Ｘ射线光电子能谱分析、膜层断裂韧性以及摩擦学性能研究。试验结果表明，在相同试验条件下，氮离子轰击能量影响ＣｒＮｘ薄膜的相组成及取向，低能氮离子轰击所制薄膜具有较高的ＫＩＣ数值，且表现出更优异的摩擦学性能。     

电泳沉积法制备氧化石墨烯膜的微动电接触性能

目的 研究氧化石墨烯膜在不同表面粗糙度条件下的微动电接触性能.方法 采用金属铜为基底,使用不同粒度的砂纸进行处理,制备不同表面粗糙度的试样.通过电泳沉积法在不同粗糙度的铜表面制备氧化石墨烯膜.通过微动电接触试验装置,研究氧化石墨烯膜在不同表面粗糙度条件下的微动电接触性能.采用拉曼光谱仪分析氧化石墨烯膜的沉积情况.使用白...     

AZ91C镁合金表面Ti-TiN复合镀层的阴极多弧离子镀法制备与表征

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结合力强的以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)、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,采用多弧离子镀膜工艺,能在经过恰当预处理的镁合金基底上制备出性能良好的TiN膜,膜层均匀、致密,膜基结合力达130 mN以上,复合硬度达500 HV左右(AZ91镁合金基底为125 HV)。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,腐蚀速率明显降低,经过200 h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。     

沉积气压对杂化离子镀TiCN薄膜结构和性能的影响

TiCN薄膜在刀模具领域有着广泛的应用前景,但它的结构和性能往往随制备工艺参数的不同而有较大差异。为了研究沉积气压对杂化离子镀TiCN薄膜结构和性能的影响,找到合适的Ar和N2分压比以优化工艺参数,采用杂化离子镀技术在高速钢、硅片以及不锈钢片表面制备TiCN薄膜,通过改变沉积过程中Ar和N2的分压获得不同的薄膜。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、维氏硬度计、摩擦磨损仪、XP-2台阶仪对薄膜的物相结构、表面形貌、显微硬度、摩擦因数和沉积速率进行表征。结果表明:TiCN膜层择优生长方向主要表现为TiCN相的(111)晶面;试验中保持Ar分压为0.1Pa不变,增加N2分压,即沉积气压增大,薄膜的显微硬度先升高再降低,对应摩擦因数先降低再升高,沉积速率不断减小最终趋于平缓,而表面形貌受沉积气压变化的影响很小。     

脉冲激光沉积掺W类金刚石膜的性能

采用氟化氪（KrF）脉冲准分子激光烧蚀沉积（PLD）技术,在硅基体表面制备不同掺W时间的类金刚石薄膜（W-DLC）。利用AFM、XRD、Raman、纳米压痕等手段分析和研究薄膜的表面形貌、结构以及部分性能。结果表明：W掺入后形成了α-W2C和WC相,并且没有明显改变薄膜中sp2和sp3键的含量,薄膜的表面粗糙度基本不受W掺入时间的影响,残余应力降低约1个数量级（二十几个GPa下降到几个GPa）,硬度和弹性模量随W掺入时间的增加而逐渐降低。     

化学气相沉积温度对AZ31镁合金表面制备DLC薄膜微观结构及机械性能的影响

目的提高镁合金表面硬度及耐磨性,给出最佳性能薄膜的制备温度。方法采用化学气相沉积(PECVD)技术在AZ31镁合金表面制备了含氢DLC薄膜,研究了沉积温度对DLC薄膜厚度、表面形貌、硬度、杨氏模量、耐磨性能、膜基结合力以及sp^3键含量的影响,并对相应的影响机制进行了讨论。结果沉积温度对AZ31镁合金表面DLC膜的组织及性能有显著影响。温度较低时,碳粒子能量较低,无法注入薄膜亚表层,只能停留在表面以sp^2杂化方式生长。随着温度的升高,碳粒子能量增加,更多的sp^3杂化键形成。沉积温度为75℃时,薄膜中sp^3杂化键含量最多,此时薄膜最厚约为7.67μm,硬度最大可达5.95 GPa,杨氏模量值最高达到43.2 GPa,并且摩擦系数最低仅为0.03。随着温度进一步升高,碳粒子能量持续增加,轰击薄膜表面时会使碳-氢键断裂,造成氢的脱附,使薄膜中sp^3杂化键减少,从而降低了薄膜的硬度及耐磨性等机械性能。结论在本研究工作温度范围内,75℃为AZ31镁合金表面制备DLC薄膜的最佳温度。     

钛合金表面离子束增强沉积膜层的环境适应性和接触相容性

利用离子束增强沉积技术在钛合金表面制备CrN硬质抗磨层和CuNiln固体润滑膜层。通过电化学测试技术对比研究了膜层和钛合金基材在含Cl介质中的抗蚀性能和接触腐蚀敏感性，利用高温静态氧化方法评价了膜层的抗氧化性能。结果表明：(1)CuNiln膜层耐电化学腐蚀性能和抗氧化性能显著优于Cu，在含Cl介质中与钛合金接触相容。(2)在含Cl水溶液中，CrN膜层耐蚀性好，与钛合金接触相容；在HCl HF混合酸中，CrN膜耐蚀性能远优于钛合金；抗氧化性能优于Ti。     

离子束增强沉积TiN薄膜界面结合强度的研究

采用划痕法测定了离子束增强沉积ＴｉＮ薄膜的界面结合力。结果表明，由于在离子束增强沉积过程中ＴｉＮ薄膜和基体之间生成一层厚约３０～４０ｎｍ的过渡层，从而大大改善了涂层的界面结合强度，其临界载荷可达１４０Ｎ，为一般ＰＶＤ和ＣＶＤ方法所生成的ＴｉＮ膜的３～４倍，并且发现它并不随膜厚的增加而变化。     

电弧离子镀TiN薄膜中的缺陷及其形成原因*

分析了电弧离子镀（ALP）TiN薄膜中的主要缺陷-熔滴、孔洞和疏松等。结果表明：这些缺陷存在于晶内、晶界或者贯穿于整个薄膜；缺陷的存在极大地影响了薄膜的性能；缺陷密度与镀膜方法及具体的工艺参数有密切关系；使用磁过滤器镀制薄膜可显著减少上述缺陷，从而提高薄膜的各种性能。认为使用磁过滤器镀制TiN及其各种复合或多层薄膜是一种切实有效的方法，是今后制备高性能TiN及其复合膜的发展方向，另外，缩短脉冲电弧在高值时的时间，用人工来减少薄膜缺陷也是一种行之有效的方法。     

沉积温度对电弧离子镀AlCrSiN涂层的影响

目的 优化涂层制备工艺,改善AlCrSiN涂层的力学及摩擦性能。方法 采用可调节磁场强度的新型电弧离子镀技术,在不同沉积温度下研制AlCrSiN涂层。利用XRD及SEM分析AlCrSiN涂层的相结构、截面形貌,借助纳米压痕仪、划痕测试仪、高温摩擦磨损试验机以及台阶仪测试AlCrSiN涂层硬度、膜/基结合强度以及摩擦磨损性能。系统分析沉积温度对AlCrSiN涂层的成分分布、微观结构演变、力学性能的影响,并研究沉积温度对AlCrSiN涂层摩擦磨损性能的影响规律及磨损机制。结果 随着沉积温度逐渐升高,涂层吸附原子的活性增强,涂层沉积速率出现先上升、再下降的趋势。随着沉积温度升高,涂层中的Cr₂N相逐渐替代CrN相,且hcp-AlN相沿(11■0)晶面择优生长。各沉积温度下,AlCrSiN涂层均与单晶硅片基体表面结合良好,且具有良好的致密性。沉积温度的升高,增强了原子的扩散能力,致使晶粒尺寸增大。随着沉积温度升高,涂层的硬度及弹性模量均呈上升趋势,而H/E、H³/E*²均先升高、后降低,涂层膜/基结合强度逐渐增大。当沉积温度为3...     

电泳法制备二氧化钛光催化薄膜

研究了TiO2粉末在不同溶剂中的分散性，在几种常见溶剂中正丁醇悬浮液稳定性最好。使用正丁醇作为电泳的有机溶剂进行电泳成膜，分别改变电压、时间、浓度和添加PEG（聚乙二醇）以考察这些因素对膜沉积量的影响，测定膜沉积量对光催化性能的影响。实验结果表明，在基体上的沉积量与外加电压和时间近似成线性关系，随着悬浮液浓度的提高而增大。在添加粘结剂PEG的情况下，可以增加TiO2薄膜的沉积量。在光催化的过程中，随着TiO2薄膜的质量增大，对甲基橙的降解率先是增大的，但当薄膜的质量达到一定值时，随着薄膜质量的增加，甲基橙的降解率反而下降。