等离子体浸没离子注入绝缘材料的研究

等离子体浸没离子注入是一种新形式的离子注入技术,是利用负偏压工件周围形成的等离子体鞘层进行离子加速、进而获得离子注入.等离子体注入的前提条件是工件导电,因此对于绝缘材料的等离子体注入可能存在问题.本文从理论和实际处理的角度论证了绝缘材料等离子体注入的可能性、可操作性,并给出了一些实际例证.     

基片偏压模式对高功率脉冲磁控溅射CrN薄膜结构及成分影响研究

针对高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)的缺点,结合沉积技术(PBII&D)技术,提出了一种新的处理方法——高功率脉冲磁控放电等离子体离子注入与沉积技术(HPPMS-PIID)。本实验采用该技术在不锈钢基体上制备了CrN薄膜,分别采用3种偏压模式:无偏压、–100V直流偏压和–15kV脉冲偏压,对比研究了CrN薄膜形貌、结构、成分及性能发生的变化。结果表明:该方法制备的薄膜表面平整、晶粒排列致密,呈不连续的柱状晶生长。相结构单一,主要是CrN(200)相。由于负高压脉冲将大部分进入鞘层的离子都吸引到工件沉积,薄膜沉积速率得到较大提高。另外强烈的高能离子的注入与轰击,使得薄膜的结合力高达57.7N。     

等离子体铝离子注入不锈钢提高铝/钢钎焊性能研究

为了实现铝合金和不锈钢的钎焊连接,采用金属等离子体离子源对不锈钢母材进行铝离子注入前处理.注入电压分别为20 kV,30 kV,40 kV,注入剂量为9 × 1017 ions/cm2.评价了BAl88Si钎料在注铝不锈钢表面的润湿铺展能力,对比了有、无铝离子注入前处理的铝钢钎焊强度.结果表明,铝离子注入不锈钢前处理可...     

基片偏压模式对高功率脉冲磁控溅射CrN薄膜结构及成分影响研究

针对高功率脉冲磁控溅射（HPPMS）的缺点,结合沉积技术（PBII&D）技术,提出了一种新的处理方法——高功率脉冲磁控放电等离子体离子注入与沉积技术（HPPMS-PIID）。本实验采用该技术在不锈钢基体上制备了CrN薄膜,分别采用3种偏压模式：无偏压、–100 V直流偏压和–15 kV脉冲偏压,对比研究了CrN薄膜形貌、结构、成分及性能发生的变化。结果表明：该方法制备的薄膜表面平整、晶粒排列致密,呈不连续的柱状晶生长。相结构单一,主要是CrN (200)相。由于负高压脉冲将大部分进入鞘层的离子都吸引到工件沉积,薄膜沉积速率得到较大提高。另外强烈的高能离子的注入与轰击,使得薄膜的结合力高达57.7 N。     

空心阴极真空电弧焊接工艺及熔化特性分析

设计加工了空心阴极真空电弧焊枪,以Q235钢为例,试验研究了工艺参数对空心阴极真空电弧焊接熔化深度的影响规律,分析了熔化特性.结果表明,与TIG焊接接头相比,空心阴极真空电弧焊缝熔化深度显著增加,热影响区窄;空心阴极真空电弧在低气体流量、大电流时具有收缩型电弧形态;低气体流量时空心阴极真空电弧电压较高;随着气体流量的降低及焊接电流的增加,空心阴极真空电弧的焊缝熔化深度、宽度及深宽比增加,焊缝表现为深熔化特征的中心熔化型焊缝形貌;一定气体流量下,阴极与阳极之间的放电距离对空心阴极真空电弧焊缝熔化深度的影响不显著.     

利用射频与高压直接耦合等离子体注入进行不锈钢表面改性

介绍了一种新的等离子体离子注入在不锈钢表面改性上的应用.将高压脉冲和射频脉冲直接耦合到工件上,不需外部等离子体源,利用工件自身加射频产生等离子体,随后施加高压对不锈钢表面进行了注氮处理.XPS分析显示,在基体表面有氮元素存在,说明实现了射频与高压直接耦合的离子注入效果.进一步研究表明,等离子体离子注入后,在不锈铜基体表层形成了Cr2O3以及CrN,FeN等硬质相,因此处理后的试件耐摩擦、磨损和耐腐蚀性能得到了较大提高.同时研究显示,射频脉冲宽度或射频与高压相位的改变对摩擦系数影响不大.     

氩气氛环境下真空阴极弧制备ta-C涂层电弧电流效应

利用真空阴极弧技术在M2高速钢和单晶硅表面沉积ta-C薄膜,重点研究了电弧电流对沉积过程中等离子体行为,以及涂层的截面形貌、厚度、结构和膜-基结合强度的影响。结果表明,随着电弧电流从40A增加到100A,基体电流由1.36A增加到3.95A,等离子体中Ar离子数目的增加速率高于C离子。随着电弧电流由40A增加到60A,涂层沉积速率基本不变约为6nm/min。在这一过程中,电子对Ar的离化所导致对涂层的轰击溅射效应优于C离子/原子在沉积过程中的传递效应,因此弧流增加而沉积速率基本不变。随着弧流由60A继续增加到100A以后,C离子/原子在沉积过程中的传递效应导致沉积速率提高优于Ar离子的溅射作用,因此沉积速率增加到8.1nm/min。电弧电流为80A时,I_D/I_G比值最小为0.31,表明涂层具有最高的sp~3含量。因此,在Ar气氛下制备ta-C涂层时,要得到较优质的ta-C涂层,需要合适的弧流。制备涂层的膜-基结合强度最高可达HF 1,可进行工业应用。     

异形工件盲孔微弧氧化不均匀研究

对异型工件盲孔微弧氧化不均匀性进行了研究。结果表明,盲孔内壁膜厚分布很不均匀,由孔口到孔底膜厚逐渐减小,且最大膜厚与最小膜厚相差可达10μm,膜厚降低了85.6%。膜层的不均匀性是由于盲孔内部电场的屏蔽和溶液交换较差协同作用引起的。盲管试件内壁相结构基本相同,只是衍射峰的强弱有所差别,而表面形貌却表现出了很大程度的不均匀现象。为了提高微弧氧化的均匀性,分别采用了在盲孔内部通入循环电解液、引入辅助电极以及两者同时引入的方法进行微弧氧化处理。结果表明在盲孔内部引入辅助电极同时通入循环电解液使得试件内壁膜厚不均匀程度显著减小,与原始处理相比不均匀性减小67%,电流测试也有着同样的变化趋势。     

异步氧化模式对微弧氧化膜层结构特征的影响

大面积或超大面积微弧氧化需要分块依次进行。在Na2SiO3-KOH溶液中以工业纯铝为基体进行了分块处理,对由局部到整体先后不同时序处理的异步微弧氧化成膜特性进行了研究。结果表明:对于同等尺寸的裸基体试样,先期氧化试样的电流有所降低。膜层厚度分析表明,随着微弧氧化的进行,异步氧化试样的先后成膜区域膜层厚度逐渐趋于相同。通过SEM观察可知,当氧化时间延长至先期氧化条件时,不同时序处理区域的膜层形貌相差不大,且在两者的交界处未见明显的分层现象。XRD测试结果显示,当再处理时间短于先期氧化时间时,后成膜区氧化物含量相对较少,随着处理时间的延长,不同时序氧化区域的相组成差异变小。这是由于微弧氧化先成膜区具有"等待效应",能够使先后处理区域的膜层厚度、显微结构达到统一。利用异步微弧氧化可以实现大尺寸工件表面由局部到整体的微弧氧化处理。     

基于PLC的微弧氧化电源控制系统研制

基于可编程序控制器（PLC）研制了微弧氧化电源智能控制系统,系统人机通讯良好,不仅实现了电压、电流以及过程控制,更重要的是利用PLC内部和外接电路协调作用实现了PLC的脉冲宽度和频率控制,实现了恒流、恒压脉冲精确控制,以及工作模式的自动转换等功能,使得微弧氧化工艺过程优化和膜层控制成为可能。