磁过滤真空弧源沉积技术制备C/C多层类金刚石膜及其摩擦磨损性能研究

采用磁过滤直流阴极真空弧源沉积技术在S i基体和GCr15基体表面制备了C/C多层DLC膜,通过X射线光电子能谱仪分析薄膜结构特征;用原子力显微镜观察C/C多层DLC膜的表面形貌;采用台阶仪测试薄膜厚度;利用纳米硬度仪测试薄膜纳米硬度;在销盘式摩擦磨损试验机上进行C/C多层DLC膜在大气下的摩擦性能评价,同时比较了单层DLC膜、TiN膜和C/C多层DLC膜的耐磨性能.结果表明:C/C多层DLC膜表面光滑、致密,厚度达0.7μm,硬度高达68 GPa,与S iC球对摩时的摩擦系数为0.10左右,耐磨性明显优于单层DLC膜和TiN膜.

磁过滤真空弧源沉积C/C多层复合膜的结构和力学性能研究

采用磁过滤直流阴极真空弧源沉积技术在不锈钢基体表面制备了C/C多层复合膜,通过X射线光电子能谱、Ra-man光谱对薄膜的结构进行表征;C/C多层膜大气下的摩擦损性能在销盘式摩擦磨损试验机上进行;用洛氏压痕法研究了薄膜与基体的结合强度。结果表明:C/C多层复合膜为类金刚石结构。它与SiC球大气下的摩擦系数为0.10左右,其摩损性能由于多层膜的引入而显著提高。Ti过渡层的引入显著提高了膜基结合力。

磁过滤阴极真空弧源法制备纳米晶铁膜的生物相容性研究

铁及其合金是非常有潜力的血管支架材料,但就如何制备出具有良好细胞相容性和血液相容性的表面而言仍然充满挑战。本文通过磁过滤阴极真空弧源法在硅片表面沉积了纳米晶铁膜,用X射线衍射分析了纳米晶铁膜的物相结构,采用人脐静脉内皮细胞评价了薄膜的细胞相容性,血小板粘附实验评价了纳米晶铁膜的血液相容性。结果表明纳米晶铁膜表面提高了人脐静脉内皮细胞的粘附和增殖,同时,作为一种血液接触材料,纳米晶铁膜有抑制血小板粘附和激活的趋势。这些数据都表明纳米晶铁膜在改善血管植入器械的生物相容性上有巨大潜力。

阴极真空弧源沉积氟化类金刚石薄膜的结构与性能研究

采用脉冲磁过滤阴极真空弧源沉积系统(FCVA)在单晶硅基片上制备了含氟量不同的一系列氟化类金刚石膜(a-C:F).重点研究了氟掺杂对非晶态碳基薄膜结构、机械性能和疏水性能的影响.薄膜的成分和结构采用X射线光电子能谱仪(XPS)和激光拉曼光谱(Raman)进行了表征,薄膜表面形貌和粗糙度采用原子力显微镜(AFM)进行了分析.使用纳米压痕仪测量了薄膜硬度,纳米划痕仪测量了膜基结合力.采用躺滴法测量薄膜与双蒸水之间的接触角来评价其疏水性能.结果表明,随着CF4流量的逐渐增加,薄膜的氟化程度逐渐增强,膜中最大氟含量达45.6 at%;薄膜呈典型的类金刚石状结构,但薄膜的无序化程度增强;由于-CFn+的刻蚀,薄膜表面更加致密化、粗糙度逐渐减小.薄膜的机械性能良好,硬度在12GPa以上.薄膜的疏水性能得到增强,与双蒸水之间的最大接触角达106°,接近于聚四氟乙烯(PTFE,110°).

表面处理和涂层技术在齿轮上的应用初探

利用气相物理沉积(PVD)技术和磁过滤弧源沉积的方法 (DFAD),在由 20CrMo制造的直齿圆柱齿轮表面分别制备了TiN以及C:N薄膜,并在齿轮传动实验台上进行了性能测试。结果表明:齿轮表面上覆C:N薄膜后,在 1 800rpm, 12Nm的工况下,连续运行 50h,对齿轮表面在体式显微镜下进行观察,薄膜无明显破损,而未覆膜的淬火齿轮表面已经失效。因此,齿轮表面覆膜对改善齿轮的减摩抗磨性的效果是十分明显的,也是切实可行的。同时,还探讨了PVD技术在齿轮传动中应用时出现的问题,如用常用的多弧磁控溅射技术在齿轮表面涂覆TiN膜,因温度太高导致渗碳淬火齿轮表面硬度因回火而降低,无法正常使用,采用磁过滤弧源沉积的方法对齿轮表面进行覆膜,能获得满意效果。

可降解纯铁薄膜的制备和血液相容性

用磁过滤阴极真空弧源法在单晶硅基片上制备纯铁薄膜,分析了薄膜表面的组成、元素价态和薄膜的物相结构,研究了薄膜的腐蚀降解行为和抗凝血性能.结果表明:具有纳米晶粒的纯铁薄膜其腐蚀速率低于普通晶粒的纯铁,在纯铁薄膜表面粘附的血小板数量少于316L不锈钢,且激活和团聚比较轻微,增生的伪足数量比较少;纯铁薄膜表面对血浆中的凝血因子激活比较轻微,具有较好的抗腐蚀性和血液相容性.

物理气相沉积法制备的CrN涂层的摩擦学性能

用CETR UMT-2摩擦磨损试验机对比磁过滤阴极真空弧源和多弧离子镀方法制备的CrN涂层在往复滑动条件下的摩擦磨损行为.用X射线衍射、显微硬度计、纳米压痕仪表征涂层的基本特性;用台阶仪、扫描电子显微镜和电子能谱对磨痕进行微观分析,探讨不同结构CrN涂层的磨损失效机理.与多弧离子镀技术制备的CrN涂层相比,磁过滤阴极真空弧源技术制备的CrN涂层更光滑、致密和连续,有较高的硬度和较优越的耐磨性能.涂层微结构的差异是造成摩擦磨损性能差异的主要原因.2种CrN涂层的滑动磨损为磨粒磨损和氧化磨损共同作用的结果.

C／C多层类金刚石薄膜的热稳定性研究

采用磁过滤直流阴极真空弧源沉积技术,通过改变基体偏压,在单晶Si片和0Cr19Ni9基体表面制备了C/C多层类金刚石薄膜。为了考察多层膜的热稳定性,对薄膜进行了300℃及400℃退火处理,采用X射线光电子能谱、硬度实验及摩擦磨损性能测试分析了退火对薄膜结构及性能的影响。结果表明在400℃范围内多层膜具有较高的热稳定性。

调制比对C/C多层膜结构及性能的影响

考察了C(硬)/C(软)调制比对多层膜结构和性能的影响。采用磁过滤直流阴极真空弧源沉积技术制备了C/C多层膜,通过Raman光谱对多层膜的结构进行了表征;用硬度计和销盘式摩擦磨损试验机测试了多层膜的硬度及摩擦学性能。结果表明:所制备的多层膜呈现类金刚石结构并具有良好的耐磨性,其摩擦系数均小于0.15;随多层膜中软膜比例的增大,薄膜中sp2簇的数量逐渐增多,薄膜显维硬度呈现下降趋势,多层膜的耐磨性能下降。

钴合金表面多层碳薄膜的制备及其性能研究

为了改善人工关节的生物摩擦学性能,采用磁过滤直流阴极真空弧源沉积技术在Co-Cr-Mo合金基体表面制备了多层C/C膜。采用拉曼光谱对薄膜的结构进行了表征;利用原子力显微镜观察了多层C/C膜的表面形貌;采用CSEM纳米硬度计测试了多层膜的纳米硬度;在销盘式摩擦磨损试验机上考察了多层膜的生物摩擦学性能。结果表明:多层C/C膜为典型的类金刚石结构,其表面光滑致密,硬度高达52 GPa,它与SiC球在磷酸盐缓冲溶液中的稳定摩擦系数仅为0.012,明显提高了人工关节用材料钴合金的生物摩擦学性能。

齿轮涂层技术应用初探

探索涂层技术在齿轮上的应用,以期改善齿轮的摩擦学性能和提高其使用寿命,采用磁过滤弧源沉积的方法(DFAD),在 20CrMo制造的直齿圆柱齿轮表面制备C∶N薄膜,并在齿轮传动实验台上进行实验研究。结果表明,齿轮表面上涂覆C∶N薄膜后,在 1800r/min、12N·m的工况下,连续运行 50h,对齿轮表面在体式显微镜下进行观察, 薄膜无明显破损,而未覆膜的淬火齿轮表面已经失效。因此,齿轮表面覆膜对改善齿轮的减摩抗磨性的效果是十分明显的,也是切实可行的。

钨离子沉积聚酯薄膜表面抗磨损特性

采用钨离子束磁过滤技术 ,对引出的钨离子束中大颗粒离子进行过滤后 ,再注入和沉积到聚酯薄膜 (PET)表面 ,可获得抗磨损特性优异的沉积的金属钨膜 .扫描电子显微镜观察表明 ,大颗粒已被过滤 ,表面结构致密 .测量表明 ,镀膜的硬度、弹性模量和抗磨损特性得到了很大的提高 ,与基体的黏合特性有了明显改善 .

类金刚石薄膜在不锈钢表面结合强度及耐腐蚀性研究

类金刚石(DLC)薄膜与不锈钢的结合强度是DLC薄膜应用于血管支架表面改性的关键技术问题。利用磁过滤阴极真空弧源沉积方法在316L不锈钢表面沉积DLC薄膜,研究沉积时基体偏压、薄膜厚度以及钛过渡层对DLC薄膜与基体结合强度的影响。研究结果表明,316L表面制备相同厚度的DLC薄膜,采用-1000V脉冲偏压制备的薄膜结合强度明显优于-80V直流偏压下制备的DLC薄膜;随着DLC薄膜厚度的增大,DLC薄膜与316L基体的结合力下降;316L不锈钢表面制备一层100nm的钛过渡层之后可以改善DLC薄膜的结合状况,并且经过20%的拉伸变形后,DLC薄膜完整,耐蚀性优于未表面处理的316L不锈钢。以上研究结果表明,磁过滤阴极真空弧源方法制备DLC薄膜与316L结合强度高,可以有效的提高316L的耐腐蚀性,是一种具有应用前景的血管支架表面改性方法。

离子束薄膜合成及其应用

报道了中国科学院离子束开放研究实验室在离子束薄膜合成研究和应用方面的发展和现状。着重介绍离子束辅助沉积薄膜合成、真空磁过滤弧源沉积薄膜生长，以及离子注入 SOI材料合成的方法及其物理过程 ,同时也对离子束合成薄膜在工业及国防上的应用进行了探讨。

电绝缘用ta-C薄膜的微观结构与电学特性

采用ta-C薄膜用于SOI结构中的绝缘层,在高温高功率器件中有很大的应用潜力。应用真空磁过滤弧源沉积(FAD)的方法制备了ta-C薄膜。通过AFM、non-RBS、IR、I-V、C-V等方法对薄膜的表面形貌、微观结构和电学性能进行了研究。研究表明,ta-C薄膜的sp^3键含量高达87％,且具有很高的表面光洁度(粗糙度低于0.5nm)及较好的电绝缘性能,击穿场强达到4.7MV/cm。

0913 真空蒸发、淀积、溅射、氧化与金属化工艺

0118519离子束薄膜合成及其应用[刊]/柳襄怀//功能材料与器件学报.—2001,17(2).—113～115(E)报道了中国科学院离子束开放研究实验室在离子束薄膜合成研究和应用方面的发展和现状。着重介绍离子束辅助沉积薄膜合成、真空磁过滤弧源沉积薄膜生长,以及离子注入 SOI 材料合成的方法及其物理过程,同时也对离子束合成薄膜在工业及国防上的应用进行了探讨。