用离子源技术制备类金刚石膜研究

采用无灯丝离子源结合非平衡磁控溅射的方法,大面积地在不同基体上制备了光滑、均匀的类金刚石(DLC)膜层,用SEM、Raman、XPS、硬度计、划痕仪等手段分析和研究了膜层的形貌、结构及部分性能。结果表明:钛的掺入,有利于减少内应力、提高膜/基结合力,膜层的综合性能好,更适合于精密器件的表面改性。

摩擦条件对掺钨DLC膜摩擦磨损性能的影响

本研究利用SEM、AES、XRD、Raman谱仪、纳米压痕仪、划痕仪和球-盘磨损实验机对掺钨DLC膜的微观结构和摩擦学性能进行了研究,结果表明:掺钨DLC膜光滑致密,具有纳米晶碳化钨和非晶碳组成的复相结构;其硬度和弹性模量为19-23GPa和200-228GPa,膜/基结合力好;摩擦系数随着载荷的增加略有增加,转速对摩擦系数的影响较小;当载荷大于1.96N时,磨损率随着载荷增加急剧增大,磨损率随着转速的增加存在一个极小值;DLC膜的磨损主要是由基体塑性变形引起的梯度掺钨DLC膜内部不同亚层之间的剥离和DLC膜的断裂引起的。

钼片上CVD金刚石膜的界面研究

借助金相显微镜、SEM、EDAX对钼片上CVD金刚石膜的界面形貌和成分进行了研究，对比了加磁场与不加磁场所沉积的金刚石膜的横断面形态特征，结果表明：加磁场与否在CVD金刚石膜和钼基体之间均存在数μm厚的Mo2C中间层，它呈细小柱状晶方式生长，该层以下的钼基体组织发生了再结晶细化；加磁场沉积的金刚石膜较致密、（显微）空隙数量较小、金刚石颗粒尺寸较小，金刚石膜背面粘附较多的Mo2C聚集物。压痕试验法评定的金刚石膜／基附着性能结果表明：加磁场沉积的金刚石膜的附着性能较好。

磁控溅射W/DLC/W-S-C复合膜的制备及其性能（英文）

采用磁控溅射方法制备W/DLC/W-S-C复合膜,研究不同WSx含量对复合膜结构和结合强度的影响;采用球-盘式摩擦试验仪研究复合膜在大气环境以及氮气环境下的摩擦磨损性能。结果表明：复合膜结构致密,在非晶类金刚石基质中存在WSx和WCx化合物。合适的WSx含量有利于提高复合膜的膜/基结合强度。在大气环境下,随着C含量的增加复合膜的耐磨性能提高,其摩擦因数在0.15~0.25之间;在氮气环境下,随着WSx含量的增加复合膜的耐磨性能提高,其摩擦因数在0.03~0.10之间。

退火温度对W-DLC薄膜结构与摩擦学性能的影响

采用矩形气体离子源复合磁控溅射技术制备W掺杂的类金刚石薄膜,研究了大气下室温到500℃对薄膜结构稳定性及摩擦学性能的影响。利用扫描电镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、三维表面轮廓仪分析了薄膜的微观结构,采用摩擦磨损试验仪分析了薄膜的摩擦学性能。结果表明,室温下薄膜结构致密,主要由非晶碳中弥散分布纳米晶WC1-x相组成,薄膜具有良好的耐磨性能。当退火温度达到300℃以上时薄膜发生了氧化,并发生石墨化转变,磨损率增加。随着退火温度进一步升高,薄膜氧化严重,摩擦系数升高,耐磨性能降低,500℃时薄膜已完全失效。

类金刚石膜的性能及其在模具上的应用

分析了物理气相沉积(PVD)技术制备的类金刚石膜和掺杂金属的类金刚石膜的性能,并介绍了类金刚石膜在模具上的应用情况。

等离子体刻蚀处理对 金刚石膜结合性能影响的研究

研究了一种特殊的前处理工艺，即原位氩－氢等离子体刻蚀，对金刚石膜与硬质合金基体结合性能的影响．结果表明，氩－氢等离子体刻蚀能明显地粗化基体表面，改变表面的化学成分，并形成一层纯钨层．当这层纯钨层在后续的工艺中被再次碳化后。

甲烷浓度对金刚石膜表面形貌及其热导率的影响

以甲烷为碳源气体 ,用直流等离子射流法制备了金刚石膜 .研究了不同甲烷浓度对金刚石膜的表面形貌和热导率的影响 .结果表明 ,在甲烷浓度φ(CH4)为 1.5 %时 ,可以获得较高热导率的金刚石膜 .

铝阳极氧化机理研究

本文用离子注入Ｘｅ原子双标记法和Ｏ１８示踪技术研究铝阳极氧化机理，用卢瑟福背散射（ＲＢＳ）技术分析Ｘｅ原子的分布及膜厚，月二次离子质谱（ＳＩＭＳ）技术分析Ｏ１８的分布．结果显示这种研究方法能清楚地得到在阳极氧化过程中新氧化物的生成区域以及阴、阳离子的迁移情况．在铬酸铵溶液中，铝恒流阳极氧化的机理为；在电流的作用下，铝离子和氧离子相对运动，基体中铝离子向溶液－氧化膜界面移动，而溶液中的氧离子向氧化膜－金属界面移动，并在这两个界面相遇发生反应生成新的氧化物．电流密度越大，氧离子迁移越多，在氧化膜－金属界面生成的新氧化物也越多．

金刚石膜剥落后硬质合金基体的表面形态

采用 ＳＥＭ， ＦＴ—Ｒａｍａｎ， ＸＲＤ和 ＥＤＸＡ对 ＣＶＤ金刚石膜自发剥落后的 ＹＧ８硬质合金基体表面的形貌、相结构和微区化学成分进行了表征，结果表明，该表面上存在石墨碳相、呈针片状；沉积金刚石膜后基体表面的ＷＣ颗粒显著细化。

热喷涂技术替代电镀硬铬的研究进展

综述了近年来热喷涂技术替代电镀硬铬的研究进展。对比了高速火焰喷涂与电镀硬铬的工艺、性能和成本 ,提出了采用热喷涂技术替代电镀硬铬的应用领域 ,展望了其应用前景。

用压痕试验法研究CVD金刚石膜的粘附性能

在观察与分析压入过程中CVD金刚石膜开裂方式的基础上，初步探讨了用压痕试验法评定CVD金刚石膜粘附性能的可行性．采用反映膜／基粘附性能的临界开裂或剥落载荷Per和抗裂性参数dP／dX两指标评定了硬质合金基体表面经不同预处理方法和沉积工艺参数合成的金刚石膜的粘附性能；研究了粘附性能指标与沉积工艺参数（如甲烷浓度、沉积气压、沉积功率）之间的关系．适当的表面预处理、适中的甲烷浓度、较低的沉积气压、较高的沉积功率均有利于改善金刚石膜的粘附性能．

基体材料对TiN薄膜表面液滴及薄膜结合力的影响

采用真空阴极电弧离子镀技术分别在4Cr5MoSiV1(H13)模具钢、Cr18Ni9Ti(304)不锈钢、YG6硬质合金、Ti6Al4V(TC4)钛合金4种基体表面沉积TiN薄膜。利用扫描电镜(SEM)对薄膜表面液滴进行观察分析,通过划痕仪对薄膜的膜/基结合力进行表征。结果表明:基体材料不同,TiN薄膜上液滴的密度、尺寸存在明显的区别。其中,镀膜后H13钢和304不锈钢表面的液滴数量最多,YG6硬质合金次之,TC4钛合金最少;薄膜的膜/基结合强度依次为YG6硬质合金>H13钢>304不锈钢>TC4钛合金。

钛合金表面掺金属类金刚石薄膜的摩擦磨损性能研究

采用阳极层流型矩形气体离子源结合非平衡磁控溅射法在钛合金基体表面制备掺金属类金刚石(Me-DLC)薄膜,通过X射线光电子能谱仪、俄歇微探针、表面形貌仪及扫描电子显微镜等对薄膜结构进行表征,用SRV型摩擦磨损试验机评价其摩擦磨损性能.结果表明,类金刚石薄膜可以提高钛合金基体的承载能力和硬度,对基体材料起到有效的耐磨减摩作用,掺钨类金刚石薄膜的硬度及膜/基结合强度较高,具有良好的耐磨减摩性能,且在膜层承载能力范围内,载荷越高,DLC梯度薄膜的摩擦系数越小.

钕铁硼永磁材料物理气相沉积技术及相关工艺的研究进展

着重概述了国内外应用于NdFeB永磁材料的物理气相沉积(PVD)技术的种类、特点及所制备防护涂层耐腐蚀性能的研究进展,总结了NdFeB永磁材料的前处理和后处理工艺的研究现状,并提出NdFeB永磁材料PVD技术及相关工艺的改进方法。

掺钛类金刚石膜的微观结构研究

采用无灯丝离子源结合非平衡磁控溅射的方法,在模具钢及单晶硅基体上制备了梯度过渡的掺钛类金刚石(Ti-DLC)膜层,利用俄歇电子谱(AES)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)及X射线衍射(XRD)等手段对膜层的过渡层、界面及微观结构进行研究。结果表明:制备的膜层成分深度分布与所设计的基体/Ti/TiN/TiCN/TiC/Ti-DLC相吻合,在梯度过渡中不同膜层之间界面体现为渐变过程,结合非常良好;少量的Ti主要以纳米晶TiC的形式掺入到非晶DLC膜当中;所制备的膜层具有厚2.9μm、硬度高达25.77 GPa、膜/基结合力44 N-74 N。

循环氩离子轰击对磁控溅射铝膜结构和性能的影响

为了提高烧结钕铁硼永磁材料的耐腐蚀性能,采用磁控溅射技术在钕铁硼表面制备了厚度约为14.0μm的铝膜,使用循环氩离子轰击铝膜的方法制备了3个周期的多层铝膜。利用扫描电子显微镜(SEM)观察铝膜的表面和截面形貌,X射线衍射仪(XRD)表征膜层的晶体结构,采用中性盐雾试验测试膜层的耐盐雾腐蚀性能,研究循环氩离子轰击对铝膜层形貌、结构及耐中性盐雾腐蚀性能的影响。结果表明:与相同厚度的单层铝膜相比,3个周期的多层铝膜晶粒均匀细小,膜层的柱状晶结构被打断,内部形成了两个明显的界面;膜层沿(111)晶面择优生长;与厚度相同的单层Al膜相比,3个周期的多层Al膜的耐蚀性显著提高,其耐中性盐雾腐蚀时间可达到312h。循环氩离子轰击铝膜的方法可以改善铝镀层的质量和耐盐雾腐蚀性能。

CVD金刚石薄膜及膜-基界面形态

采用直流等离子体财流CVD法在硬质合金基体上沉积了多晶金刚石薄膜，借助XRD、Raman光谱、SEM和EPMA等对金刚石薄膜及膜-基界面的结构、形貌和成分进行了研究.结果表明，结晶度高的刻面型金刚石薄膜质量、纯度较好，膜-基界面处较致密，机械锚固作用明显，结合性能较好沉积前后基体表面形貌变化很大，存在数十微米厚的脱钴-等离子体刻蚀层，等离子体刻蚀导致脱钻表面更加凹凸不平，为金刚石形核提供了有利条件.

基体材料表面粗糙度对Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜性能的影响（英文）

采用真空阴极电弧沉积技术,在4组表面粗糙度不同的Cr17Ni2钢基体上制备Ti/Ti N/Zr/Zr N多层膜。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、结合力划痕仪、砂粒冲刷试验仪和盐雾试验机分析测试多层膜的截面形貌、膜层厚度、相组成、硬度、膜/基结合力、抗砂粒冲刷性能和耐腐蚀性能等。结果表明:所制备的多层膜厚度为11.37μm,维氏硬度为29.36 GPa;多层膜能显著地提高Cr17Ni2钢基体的抗砂粒冲刷和耐盐雾腐蚀能力;基体材料表面粗糙度对膜层性能的影响很大,基体表面粗糙度越小,其膜/基结合力、抗砂粒冲刷性能和耐盐雾腐蚀性能越佳;为了获得具有良好综合性能的膜层,待表面处理的基体表面粗糙度必须控制在Ra<0.40μm。

中频磁控溅射沉积梯度过渡Cr/CrN/CrNC/CrC膜的附着性能

采用中频磁控溅射结合无灯丝离子源技术沉积梯度Cr/CrN/CrNC/CrC膜层,设计两组正交实验对膜层中界面Cr层及梯度层沉积的工艺参数对附着性能的影响进行研究。利用扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)对其表面形貌及梯度成分进行表征;用划痕仪、显微硬度计及洛氏硬度计测评其附着性能,并对比两者测评的有效性。所得最优工艺参数为:梯度层沉积偏压100 V,中频功率6.5 kW,真空度0.6 Pa;Cr层的沉积时间、离子源电流及中频功率分别为2 min、4 A和6.5 kW。高中频功率及离子辅助沉积Cr层能有效提高膜层附着力。