电弧离子镀多层Ti/TiN厚膜组织和力学性能研究

采用电弧离子镀技术在钛合金(Ti6Al4V)上制备了Ti/TiN/┄/Ti/TiN多层厚膜,膜层厚度为21.6μm～25.6μm,对不同Ti/TiN调制周期的多层膜物相、形貌、附着力和硬度进行了分析。结果表明:随膜层中Ti比例增加,膜层附着力增加,但膜层维氏硬度变化不大。

复材表面电弧离子镀镀铝膜性能研究

为了减小复材天线反射器在高频段的反射损耗,利用电弧离子镀膜技术在其表面镀Al膜。用万能拉伸测试仪、表面轮廓仪、SEM、XPS、XRD、Z-82数字式四探针测试仪对其性能进行评价。发现薄膜致密、均匀、形成晶体结构,导电性能接近块体Al材。通过XPS研究发现,组成薄膜的金属元素和基底中的氧、碳等元素发生了反应。在拉拔试验中,复材基底成分层状脱落,薄膜和复材基底附着完好。说明组成薄膜的Al元素在界面处和基底材料发生反应,形成化学键,提高了附着力。

七种金属基底上类金刚石膜的过渡层制备研究

为了解决类金刚石(DLC)膜在金属基底上附着力低的困难,本研究分别利用了两种厚度不同的Ti/TiCx/DLC过渡层和一种Ti/TiNy/TiNyCx/DLC过渡层在7种金属基底上(W18Cr4V、Cr12、GCr15、TC4、40Cr、9Cr18、1Cr18Ni9Ti)制备了DLC薄膜。利用Si(100)基底镀膜前后的形变,计算的薄膜应力高达3.9 GPa,这种应力在过渡层中部分释放而制备了较厚(0.9μm)DLC膜。薄膜的附着力通过拉拔试验发现,选择合适的过渡层,薄膜的附着力有很大的提高,拉拔中只有胶被拉开。纳米硬度计测试结果表明,薄膜的硬度都在5000 Hv左右,不随基底材料改变。往复式摩擦试验结果显示,稳定后的摩擦系数在0.1附近。通过Raman谱发现,所有基底上薄膜的谱图一致,这说明薄膜的结构不受基底影响。

掺铜对DLC膜力学性能影响研究

利用纯铜靶作脉冲阴极,并改变碳阴极的数量或在铜靶前设置栅网调节DLC膜中铜含量,制备了不同铜含量的几组样品。研究发现,随着铜含量的增加,薄膜的硬度和应力下降;但当铜原子百分比含量大于6.3%时,薄膜的硬度和应力基本保持不变。摩擦因数随着铜含量的增加,一直缓慢增加,并且磨损量也慢慢增加。

镀膜前离子束清洗对复合材料表面Al膜附着力影响研究

在树脂基复合材料表面镀Al膜前,利用Ar离子束对基体表面进行清洗处理,当离子束清洗时间不同或离子束能量不同时,经万能拉伸试验仪、扫描电镜、X射线光电子谱测试发现,Ar离子束能对表面造成溅射现象,如果加大离子束能量,表面有熔融现象;Al和基体之间形成了化学键,但键的多少与镀膜前离子束清洗时间长短、离子束能量大小无关;离子束未作清洗的样品表面Al膜附着力测试值离散性很大,会出现测试值接近0的个别子样,其他样品附着力均大于5 N/mm2。

NiTi合金表面镀类金刚石薄膜的生物摩擦学性能研究

用脉冲电弧离子镀在镍钛合金基底上沉积了无氢类金刚石(DLC)薄膜,研究和评价了镀膜样片的体外生物摩擦学特性。结果表明,在干摩擦及润滑条件下,DLC薄膜的体积磨损率仅为NiTi合金的3%～7%,有很好的抗磨损能力。DLC薄膜的减摩效果也很明显,干摩擦条件下最大,达到80%以上,润滑条件下也都达到了70%以上。

原子层沉积技术改性CrN硬质涂层性能的第一性原理研究

目的基于密度泛函理论的第一性原理,对原子层改性氮化铬(CrN)涂层的关键性能进行仿真计算,以充分了解涂层微观组织结构演变和微观界面结构本质,为后续原子层沉积CrN工艺研究提供理论指导。方法通过建立CrN(011)-CrN(011)复合体系模型,分析计算了涂层的界面性能、弹性性能及热力学性能。结果模型结构经过优化后,各原子层间间距均发生不同程度的减小,且各层间距趋于一致。态密度分析表明:其优良的结构稳定性主要来自6.4~4.8 eV范围内Cr原子3d轨道和N原子2p轨道间的相互作用;基于应力应变的弹性常数满足波恩准则判定依据,力学性能稳定,计算结果为硬度30.29 GPa,体积模量409.83 GPa,剪切模量270.86 GPa。采用NVT系综模拟,当温度T≤1023 K时,温度波动振荡收敛;当温度T>1023 K时,温度在某个时间点瞬时激增而不收敛,可以得出CrN涂层的极限使用温度为1023 K。结论原子层沉积改性的CrN硬质涂层具有优良的界面相容性,成键强度高,界面能低,结构性能稳定。

掺钛对类金刚石薄膜力学性能影响研究

利用脉冲电弧离子镀技术制备了一系列钛含量不同的类金刚石薄膜。对样品研究发现:随着钛含量的增加(原子百分比小于5.3%),薄膜的硬度和应力都开始下降,且应力的下降幅度大于硬度下降幅度;但当钛含量继续增大时(原子百分比在5.3%和18.0%之间),薄膜的硬度继续保持下降,但薄膜的应力基本保持不变。摩擦系数在钛原子百分比含量小于6.3%时,保持不变,随着钛含量的继续增大,摩擦系数缓慢增加,但当钛含量到达一定值后,其磨损量增加,摩擦系数开始变的不稳定。

NiTi合金生物医用材料表面镀类金刚石薄膜的性能研究

用脉冲电弧离子镀技术在NiTi合金生物材料表面沉积了类金刚石(DLC)薄膜.研究分析结果表明制备的DLC薄膜是四面体非晶碳薄膜;随着DLC薄膜厚度的增加,薄膜的表面粗糙度增加,薄膜中sp3的含量减少;随着sp3含量的增加,薄膜的纳米硬度升高;划痕实验表明临界载荷大于0.9 N.研究得出:与NiTi合金相比,DLC薄膜能够有效地降低摩擦系数和磨损.DLC薄膜的摩擦系数主要与薄膜的硬度及薄膜中sp3的含量有关,DLC薄膜的磨损主要是轻微的磨粒磨损及疲劳磨损.

真空阴极电弧离子源磁场分析与设计

真空阴极电弧离子源是多弧离子镀膜设备的核心部件,直接影响镀膜系统的整体性能。真空阴极电弧离子源在工作时,大液滴发射是阻碍电弧离子镀技术广泛深入应用的瓶颈问题。合理设计并利用磁场可以很好地控制弧斑运动,大幅度地减少液滴、减小液滴尺寸、提高膜层质量和使用寿命。对真空阴极电弧离子源的附加磁场进行了理论分析和仿真计算,为附加磁场的优化设计提供了重要的指导依据。

利用离子源掺铁制备多层类金刚石膜

对离子源进行合理设计,使离子源中的Ar离子溅射产生Fe离子,利用裹挟Fe离子的Ar离子在制备类金刚石薄膜的过程中进行间歇性注入掺杂,制备多层类金刚石薄膜。这种多层类金刚石薄膜和单层类金刚石薄膜相比,应力从4.5 GPa降至3.9 GPa,摩擦系数从0.14降至0.1附近,同时保持硬度值不变。

辅助阳极在电弧离子镀和磁控溅射技术中的应用和研究进展

按照位置分类,概述了3类辅助阳极。第1类布置在阴极附近,能起到吸引电子,增大离化率,并降低沉积温度的效果,同时若有带负电的离子,也会被吸引至阳极;第2类布置在基片的背面,在吸引电子达到阳极的过程中,会增大基片附近工艺气体和沉积物的离化率,正离子在负偏压的引导下会和基底发生碰撞,达到基底活化或者提高膜层质量的目的;第3类为特殊工件类,如管内壁镀膜时通过辅助阳极的布置,提高管腔内等离子体的均匀性,从而增加膜层厚度和质量的一致性。辅助阳极的增加只需在真空室特定位置布置特定形状的阳极即可,即使需要额外引线,只需一个接线法兰口就能完成,非常方便。辅助阳极加载的正电压一般在0至几百伏之间,如果是0,则直接和真空腔室连接即可,必要时串联电阻。辅助阳极技术具有改变离子能量和方向的特点,能起到对大颗粒的抑制作用,能改变到达膜层表面离子的能量,对膜层质量的提高具有重要意义,值得推广。

掺硅类金刚石膜的制备与力学性能研究

用脉冲电弧离子镀技术,通过调整掺硅石墨靶和纯石墨靶的数量,制备了一系列不同硅含量的类金刚石薄膜样品.研究发现:当硅含量达6.7at.%时,类金刚石薄膜的应力从4.5GPa降低到3.1GPa,薄膜的硬度还保持在3600Hv,和没有掺杂的类金刚石薄膜的硬度相比,基本保持不变;当硅含量小于6.7at.%时薄膜的摩擦系数相对于未掺杂的类金刚石薄膜也保持不变,为0.15.当薄膜中硅含量继续增加时,薄膜中C—Si键的含量增多,导致薄膜硬度和应力都有较大幅度地减小、摩擦系数增大、磨损性能也变差了.

在复合材料表面以Ti为过渡层制备的Al膜技术性质(英文)

利用电弧离子镀技术,在符合材料表面制备以Ti为过渡层的Al膜,然后利用SEM、XRD、表面轮廓仪Dektak 8 Stylus、四探针Z-82、CMT-6104和XPS对薄膜表面形貌、结构、膜厚、电阻、附着力和膜基界面进行评价,发现Al膜性能接近Al块材,且Ti和基体形成了Ti-C,Ti-O等化学键,提高了Al在复材表面的附着力。