高功率脉冲磁控放电等离子体注入与沉积CrN薄膜研究

采用高功率脉冲磁控放电等离子体离子注入与沉积的方法在不锈钢基体上制备了高膜基结合力的CrN硬质薄膜,并研究了不同的Ar/N流量比对薄膜形貌、结构及性能的影响。采用扫描电子显微镜、X射线衍射对其表面形貌和结构进行分析,发现制备的薄膜表面光滑、致密,相结构单一,主要是CrN（200）相。对薄膜的结合力、硬度、弹性模量、耐磨性和耐腐蚀性的测试分析表明：薄膜与基体之间有很好的结合力,临界载荷最高可达68 N,同时硬度、弹性模量、耐磨性及耐腐蚀性都有很大提高,其中硬度最高达到23.6 GPa,是基体硬度的4.7倍,摩擦系数为0.5左右,且磨痕较窄、较浅,腐蚀电位最高提高0.32 V,腐蚀电流下降12个数量级。

等离子体浸没离子注入与沉积合成TiN薄膜的滚动接触疲劳寿命和机械性能

采用等离子体浸没离子注入与沉积(PIII&D)技术在AISI 52100轴承钢表面合成了高硬耐磨的TiN薄膜.膜层元素分布、化学组成和表面形貌分别用XRD,XPS表征.合成薄膜前后试样的滚动接触疲劳寿命和摩擦磨损性能分别由球棒疲劳磨损试验机和球-盘磨损试验机测定;疲劳破坏后的微观形貌通过SEM观察;薄膜力学性能经纳米压痕和纳米划痕实验评价.结果表明,TiN膜中还含有少量的TiO_2和Ti,N,O的化台物.在优化条件下,TiN膜层致密均匀,与基体结合良好,纳米硬度和弹性模量分别达到25和350 GPa;最低摩擦系数由基体的0.92下降到0.2.被处理薄膜试件在90%置信区间下的最大L_(10),L_(50),L_a和(?)寿命较基体分别提高了约4.5,1.8,1.3和1.2倍,疲劳寿命的分散性得到了显著改善.

等离子体浸没离子注入与沉积技术的发展及前沿问题

等离子体浸没离子注入与沉积技术可实现复杂形状零件表面垂直、均匀地离子注入与沉积处理,在材料表面改性领域具有广泛的应用前景。在技术发明后的20年间,该技术得到了快速的发展,但是也遇到了如何提高离子注入效率和注入均匀性、内表面注入、大面积注入等一系列问题。若上述问题得到解决,将极大的推进等离子体浸没离子注入与沉积技术的工业应用进程。

金属等离子体浸没离子注入与沉积技术合成类金刚石薄膜研究

采用金属等离子体浸没离子注入与沉积技术在 9Cr18轴承钢基体表面合成了类金刚石薄膜。研究了注入脉宽和工作气压对合成薄膜性能及化学组成的影响 ;通过激光Raman光谱、维氏硬度、针盘试验和电化学腐蚀等测试手段分别表征了合成薄膜后试样表面的化学组成和微观结构、显微硬度、摩擦磨损性能和抗腐蚀性能。结果表明 :合成薄膜后 ,试样的显微硬度增大了 88 7% ,摩擦磨损和抗腐蚀性能也明显改善。

铀表面等离子体浸没离子注入沉积制备氮化层+Ti/TiN多层膜的结构与性能

为了改善金属铀的摩擦磨损和抗腐蚀性能,采用等离子体浸没离子注入沉积(PIII&D)技术在铀表面氮化,再沉积Ti/TiN多层膜。利用扫描电镜和X射线衍射分析了薄膜的形貌和组织结构;对薄膜的摩擦磨损和抗湿热腐蚀性能进行了测试。结果表明:薄膜表面致密,界面晶粒柱状生长方式被阻断,晶粒细化;薄膜为Ti和TiN的双相结构,衍射谱中出现了UO2和U2N3的衍射峰;薄膜大大提高了铀基体的摩擦磨损和抗湿热腐蚀性能,调制周期对薄膜性能的影响较大。

等离子体浸没离子注入与沉积合成碳化钛薄膜的摩擦磨损性能研究

将等离子体浸没离子注入与沉积及射频辉光放电技术相结合,在GCr15轴承钢基体表面制备了碳化钛薄膜,考察了注入脉冲宽度和工作气体压力对薄膜性能和化学组成的影响;利用X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度计、多功能摩擦磨损试验机和电化学腐蚀试验装置表征了薄膜试样的相组成、显微硬度、摩擦磨损性能和抗腐蚀性能.结果表明,注入脉冲宽度和工作气体压力对薄膜性能及其组成具有显著影响;GCr15钢经改性处理后抗磨性能和抗腐蚀性能显著改善.这是由于基体表面形成了硬质且致密的TiC薄膜改性层所致.

磁过滤等离子体沉积和注入技术

利用阴极真空弧放电技术能够产生高密度的金属等离子体。经过 90度的磁过滤器 ,可以除去金属等离子体中的大颗粒微粒 ,从而为制备高质量的、致密的各种薄膜提供了一种全新的技术。利用该技术制备薄膜具有非常广泛的应用。本文介绍了阴极真空弧放电技术的应用 。

等离子体浸没式离子注入-离子束增强沉积TiN膜研究

本文采用一种新型的等离子体浸没式离子注入 离子束增强沉积的技术(PIII IBAD),在Cr12MoV钢基体上制备出了TiN膜,对沉积膜的组织进行了光电子能谱分析,并对沉积膜进行了硬度检测、摩擦试验及磨痕形貌分析。试验结果表明,沉积膜中的组织为TiN、TiO2和Ti2O3,TiN膜具有高达Hv3200的高硬度和极其优良的摩擦性能。

高压对高功率脉冲磁控放电等离子体注入与沉积氧化钒薄膜的影响

利用高功率脉冲磁控放电等离子体注入与沉积技术制备了氧化钒薄膜,分别采用X射线衍射仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜和电化学分析仪研究了不同高压幅值对氧化钒薄膜的相结构、表面形貌、截面形貌以及耐腐蚀性能的影响。结果表明制备的氧化钒薄膜以VO2(-211)相为主,还含有少量的VO2(111)、VO(220)、VO(222)相。不同高压下氧化钒薄膜表面致密、平整,其表面粗糙度仅为几个纳米,显示出良好的表面质量。氧化钒薄膜表现出典型致密的柱状晶生长形貌,且随着高压增加,氧化钒薄膜膜层厚度有所下降。氧化钒薄膜耐腐蚀性能较纯铝基体有较大提高,腐蚀电位提高0.093V,腐蚀电流下降1～2个数量级;当高压为-15kV时,氧化钒薄膜腐蚀电位最高,腐蚀电流最低,表现出最佳的耐蚀性能。

等离子体浸没离子注入与沉积技术在刀具上的应用研究

采用等离子体浸没离子注入与沉积技术(PIIID)在GB/T 1438高速钢表面制备了薄膜,采用显微硬度计和扫描电镜进行性能测试,并对其进行寿命试验。结果表明:显微硬度达到2 000HV以上,使用寿命比未处理的钻头延长了近5倍。

9Cr18轴承钢表面不同等离子体浸没离子注入强化处理技术研究

采用不同的等离子体浸没离子注入 (PIII)工艺在 9Cr18轴承钢表面进行了气体、金属、金属加气体的离子注入和碳化钛 (TiC)、类金刚石 (DLC)薄膜的等离子体浸没离子注入与沉积 (PIIID)。对处理后的试样进行了X射线光电子能谱 (XPS)、X射线衍射 (XRD)、俄歇电子能谱 (AES)和拉曼光谱 (Raman)分析 ;测试了处理前后试样的显微硬度、磨痕宽度和摩擦系数。结果表明 :处理后试样表面均形成了不同的改性层 ,且改性层中化学组成和各元素的浓度 深度分布随处理工艺的不同而变化 ;处理后试样的显微硬度都有较大提高 ,最大增幅达 77.7% ;表面摩擦系数由 0 .8下降到0 .16 ;磨痕宽度减少了 2 3倍 ;与PIII工艺相比 ,相同参数下 ,PIIID处理后的试样表面综合性能更加优异。

第14届等离子体基离子注入和沉积国际会议将在上海召开

第14届等离子体基离子注入和沉积国际会议将于2017年10月17~20日在上海召开。会议由国际等离子体注入和沉积委员会（PBII＆D International Committee）发起,由中国科学院上海硅酸盐研究所、中国科学院上海微系统与信息研究所共同承办。

磁过滤真空弧等离子体钛沉积膜改善H13钢腐蚀机理的研究

利用磁过滤真空弧等离子体沉积成膜系统 ,在H13钢基体上沉积一层 36 0nm的钛膜。透射电镜 (TEM)分析结果表明 ,沉积膜膜层的微观结构呈晶须状。在 pH =5.6的NaAc/HAc缓冲液中阳极极化扫描曲线测量表明 ,沉积膜样品的腐蚀电流密度峰值较H13钢降低 1— 2个数量级 ,抗腐蚀性能大幅度提高 ,离子注入进一步降低了沉积膜样品的峰值腐蚀电流密度 ,提高了沉积膜样品的抗腐蚀性。SEM对腐蚀样品的表面形貌进行了分析 ,并对沉积膜样品的抗腐蚀机理进行了研究。

多元等离子体基离子注入混合及多层复合膜技术

利用等离子体方法进行表面改性的先进技术，将磁控溅射、离子镀、多弧离子镀及全方位离子注入技术结合在一起，形成一种新型的等离子体基表面改性技术。该技术已获得国家发明专利。该装置可以根据表面工程技术的具体要求，在不破坏真空的情况下，单独或同时进行离子镀或离子混合注入，

多向观测电感耦合等离子体发射光谱法同时测定土壤和水系沉积物中常量和微量元素

采用电感耦合等离子体发射光谱法同时测定土壤和水系沉积物样品中AI、Fe、Ca、Mg、K、Na,P、Ba,Be,Cd、Ce、Co、Cr、Cu、Li、Mn、Mo、Ni、Pb、Ti、V、W、Zn等23个常量和微量元素。各元素选择光谱干扰少、准确度高的多向观测方式（轴向、径向、轴向衰减、径向衰减），结合多元光谱拟合技术校正光谱干扰，改善方法的检出限及精密度。结果表明，方法的回收率为94．0％-103．4％，精密度（RSD，n=10）低于3.0％。方法经国家一级标准物质验证，测定值与标准值基本相符。

等离子浸没离子注入沉积纳米TiN薄膜的机械性能研究

采用等离子体浸没离子注入沉积(PⅢ-D)在不锈钢基底上合成TiN薄膜。对沉积TiN薄膜后的不锈钢试样进行拉伸变形实验,扫描电子显微镜(SEM)原位观察表明在较大塑性变形量下氮化钛薄膜没有剥落和裂纹出现。采用划痕法测得薄膜与基体间有较强的结合力。薄膜的纳米压痕测试显示出很高的纳米硬度和弹性模量值。通过对合成TiN薄膜的TEM结构测试、AFM表面观察、AES成分结果分析,认为该合成薄膜的纳米级晶粒尺寸、致密的表面质量以及成分沿深度的分布是其具有优异的抗塑性变形性能以及高的结合强度的原因。

脉冲阴极弧金属等离子体源的调试及其应用

对脉冲阴极弧金属等离子体源的工作参数进行了测量,研究了离子流与磁导管偏压以及磁场电流与离子流之间的关系,确定了其最佳工作参数。并应用该脉冲阴极弧金属等离子体源和等离子体浸没离子注入与沉积技术制备了TiC薄膜。对改性层的显微硬度、摩擦磨损性能和膜基结合力进行了测试分析。结果表明:合成TiC薄膜后,试样的显微硬度、摩擦磨损性能得到了明显的改善,并且膜层与基体之间的临界载荷为36.03 N。

铀表面N等离子体增强沉积Ti薄膜的湿热腐蚀行为

非平衡磁控溅射离子镀和等离子体浸没离子注入及沉积技术在表面改性技术中受到广泛重视。文中利用N等离子体浸没离子注入技术原位增强铀表面离子镀Ti薄膜（磁控溅射沉积5min），制备了含Ti的TiNx薄膜，以降低TiN镀层的脆性，探讨了该薄膜和膜-基界面在96℃、相对湿度96％的大气湿热环境下的腐蚀行为。50keV的N等离子体增强沉积的Ti膜组织致密，形成了部分TiM，在膜-基界面产生了Ti，N，U共混区。

等离子体增强化学气相沉积设备教学模式探究

对等离子体增强化学气相沉积镀膜机在实际教学过程存在的问题进行详细分析,探讨如何改革教学模式和课程考核模式。在教学过程引入镀膜机真空虚拟仿真实验教学,将线上与线下教学有机地结合,帮助学生真正地了解大型科研仪器的基本结构和熟练掌握操作步骤;在考核中采用多元化考核评价模式,全方位地记录考核学生的学习过程,提高该门课程的教学效果。

第十七届离子束材料表面改性国际会议、第十一届等离子注入与沉积国际会议在哈工大举行

继第十一届等离子体离子注入与沉积国际会议（9月8—12）在哈工大举办之后，先进焊接与连接国家重点实验室又成功主办第十七届离子束材料表面改性国际会议（9月13—17）。大会主席为哈工大先进焊接与连接国家重点实验室副主任田修波教授。来自近20个国家和地区的160余位学者就离子束材料效应领域的前沿问题进行了深入的交流。