离子源辅助电弧离子镀制备MoSx自润滑涂层

以Ar为输送气体,H_2S为S源,纯金属Mo为Mo源,采用中空阴极弧光离子源结合电弧离子镀系统,在单晶Si(100)和硬质合金衬底上制备MoSx自润滑涂层,系统研究H_2S流量对MoSx自润滑涂层结构及性能的影响,为电弧离子镀技术制备MoSx自润滑涂层积累实验数据。结果表明,H_2S流量对MoSx自润滑涂层的晶体结构、硬度及摩擦因数具有明显影响。随H_2S流量升高,MoSx自润滑涂层中Mo晶粒尺寸逐渐减小,没有明显的硫化物结晶相,MoSx涂层硬度逐渐减小,摩擦因数也逐渐减小,且均小于0.35(对磨材料硬质合金)。H_2S可以作为S源通过中空阴极离子源离化作用为MoSx自润滑涂层的制备提供S元素;电弧离子镀制备出的MoSx自润滑涂层为金属Mo纳米晶粒与非晶MoS、MoS_2组成的纳米复合结构。

电弧离子镀制备TiBN纳米复合涂层

目的在纯N_2气氛环境下,低温制备TiBN纳米复合涂层,为TiBN涂层工业化生产积累科学数据。方法采用离子源增强阴极电弧离子镀系统,在硬质合金衬底上制备TiBN纳米复合涂层,系统研究了N_2气压对TiBN涂层晶体结构、表面形貌、硬度和耐磨性能的影响。结果 N_2气压对TiBN纳米复合涂层的晶体结构、表面形貌、硬度及摩擦系数的影响明显。随着N_2气压的升高,TiBN涂层中的TiN晶相逐渐增多,TiB_2晶相逐渐减少,为TiN晶粒和TiB_2晶粒镶嵌于非晶BN基体的复合结构。在0.5 Pa气压下,涂层硬度达3150HV。对于对磨材料硬质合金而言,TiBN涂层的摩擦系数为0.4左右。结论离子源增强电弧离子镀技术可以用于TiBN涂层的制备,制备出的TiBN涂层为纳米晶镶嵌于非晶的纳米复合涂层,涂层的显微硬度较高。在TiBN纳米复合涂层的工业化生产中,沉积N_2气压不宜偏高。

气体离子源辅助电弧离子镀在硬质合金表面制备AlCrN涂层的性能

分别采用气体离子源辅助电弧离子镀和普通电弧离子镀方法在硬质合金表面沉积了AlCrN涂层,并对两种方法制备的AlCrN涂层的组织、成分、硬度、结合强度和耐磨性进行了对比分析。结果表明:两种方法制备的AlCrN涂层表面平整,涂层结合强度均在100 N以上。普通电弧离子镀方法制备的AlCrN涂层厚度较薄,金属原子占比较小,表面粗糙度相对较低,摩擦系数较小,硬度和耐磨性也较低。由于气体离子源辅助沉积具有提高金属原子离化率的作用,气体离子源辅助电弧离子镀方法制备的AlCrN涂层生长速率更快,硬度和耐磨性提高。

等离子体增强电弧离子镀1Cr17Ni2不锈钢表面氮化/DLC涂层复合改性研究

在等离子体增强电弧离子镀设备中,用热丝增强放电的辉光等离子体对1Cr17Ni2马氏体不锈钢进行表面氮化处理。对氮化层的表面形貌、成分、相结构及性能进行了测试及分析。结果表明,氮化处理后不锈钢的表面硬度从3.67 GPa最高提升到9.25 GPa,并且在50μm深的范围内保持7.32 GPa以上的硬度,改性层内有CrN和Fe_2N新相生成是硬化的主要原因,不过与基体相比,摩擦系数仅从1.1略微降低到0.9。在氮化预处理的基础上,再一体化用碳靶阴极弧等离子体对1Cr17Ni2钢进行氮化/DLC涂层复合改性处理,对表面DLC涂层改性层的品质及性能进行了测试与分析。结果表明,复合改性处理后,因表面得到1.5μm厚的高品质的DLC涂层,及氮化预处理使得表面硬度有梯度提升,使1Cr17Ni2钢的整体表面硬度进一步提高到17.06 GPa,且摩擦系数显著降低到0.08。

非平衡磁控溅射结合电弧离子镀制备掺杂DLC硬质膜性能研究

将非平衡磁控溅射和电弧离子镀工艺相结合,并使用霍尔离子源辅助,制备了过渡层为Cr、掺杂Ti和N的DLC薄膜。对DLC薄膜的表面形貌、内部结构、力学性能以及电学性能进行了分析测试,结果表明:膜层中含有sp2键和sp3键结构,硬度达到HV(20g)2600以上,摩擦因数接近0.1,电阻高于2MΩ。

电弧离子镀制备TiAlN膜工艺研究

采用阴极电弧离子镀技术在1Cr18N i9Ti不锈钢基材上制备TiA lN膜层,镀膜装置为俄罗斯科学院UVN 0.5D2 I电弧离子镀膜机,该设备由一个大功率的气体离子源和两个金属蒸发源组成.气体离子源具有气体离子轰击和辅助沉积的特点.研究了电弧电流、负偏压和气体离子源功率等工艺参数对膜层的影响规律.实验结果表明:气体离子源具有明显的细化金属颗粒的作用.提出了制备TiA lN膜层的最佳工艺,得到了厚度为5~10μm、相结构为Ti0.5A l0.5N、显微硬度为1200HV0.01的TiA lN膜层.

脉冲真空电弧离子源工艺参数对薄膜厚度分布的影响

薄膜厚度的均匀性是影响沉积方法应用的一个重要的因素，利用脉冲真空电弧离子镀技术在Si基片上沉积山类金刚石薄膜，采用轮廓仪对膜的厚度进行了测量，研究服不同工艺参数对薄膜均匀性的影响。实验结果表明：脉冲离子源阴极和基片的距离，主回路工作电压以及沉积频率对薄膜均匀性有不同程度的影响。根据分析结果，找出最佳工艺参数，通过比较两种离子源的结果表明，离子源结构对其镀膜均匀性有较大的影响。

脉冲电弧离子源镀膜均匀性研究

薄膜厚度的均匀性是影响沉积方法应用的一个重要因素 .利用脉冲电弧离子镀技术在硅基片上沉积类金刚石薄膜 ,并用轮廓仪对薄膜的厚度进行测量 ,研究了不同参数对薄膜均匀性的影响 .结果表明 :离子源阴极和基片的距离、主回路工作电压以及沉积频率都不同程度地影响薄膜均匀性 ,文章还就不同类型离子源对薄膜均匀性的影响进行了探讨 .

沉积硬质涂层技术的新发展

本文介绍了新型硬质涂层和硬质涂层沉积技术中电弧离子镀和磁控溅射镀技术的新进展。

VN基硬质耐磨涂层的制备及其性能

目的在N2及其与C2H2混合气氛下,制备VN基硬质耐磨涂层,研究VN基涂层的结构及力学、耐磨、抗腐蚀性能,为工业化应用积累科学数据。方法采用阳极层离子源辅助阴极电弧离子镀系统,在高速钢衬底上制备VN、VCN和VCN/VN多层涂层,系统研究多层涂层调制周期厚度变化对涂层晶体结构、表面形貌、硬度、耐磨性及耐腐蚀性能的影响。结果 C原子的加入和VCN/VN多层涂层调制周期的变化对VCN/VN涂层的晶体结构、表面形貌、硬度、摩擦系数及耐腐蚀性能均有明显影响。随着VCN/VN涂层调制周期的增加,VN(200)衍射峰逐渐减弱并宽化,VN (111)衍射峰消失,涂层表面金属熔滴大颗粒数量减少,小颗粒数量明显增加。VN涂层硬度为1890HV,VCN涂层硬度为2290HV,VN/VCN多层涂层硬度为2350HV左右。对磨材料为氧化铝时,VN涂层的摩擦系数为0.74左右,VCN涂层和VCN/VN涂层的摩擦系数明显降低,在0.60左右,磨损机理由以磨削磨损为主(VN涂层)逐渐转化为粘着磨损为主(S5),磨削磨损起次要作用。随着C原子的加入和VCN/VN多层涂层调制周期的变化,涂层耐腐蚀性能明显增强,自腐蚀电位由VN的-0.26 V增大到VCN的-0.14 V,自腐蚀电流密度由1.63′10^(-5) A/cm^2降低到2.7′10(-6) A/cm^2。结论采用阳极层离子源辅助电弧离子镀技术可制备VN基硬质耐磨涂层,C元素的加入可有效提高VN涂层的硬度,降低VN涂层的摩擦系数,增强VN涂层的耐腐蚀性能。VCN/VN多层涂层通过周期厚度的调制可以有效提高VN基涂层的硬度、耐磨及耐腐蚀性能。

CrN／DLC复合薄膜的制备及其摩擦学性能研究

采用阴极电弧离子镀技术沉积了厚度为16μm左右的CrN膜层,然后在其上以阴极电弧+磁控溅射+阳极层离子源复合技术沉积了厚度约3μm的类金刚石(DLC)膜层,分别用扫描电镜、显微硬度计、划痕仪、摩擦磨损试验仪分析和测试了CrN、DLC、CrN/DLC等3种膜层的表面和截面形貌,厚度,显微硬度,结合力以及耐磨损性能。结果表明,采用上述方法制备的CrN/DLC复合膜具有良好的综合性能,膜层界面明晰、结构致密,膜基结合力大于60 N,显微硬度达到2200~2600 HV,磨损率为1.8×10^(-16)m^3/(N·m),耐磨损性能优于CrN和DLC单层膜。