双阴极等离子溅射沉积TiC薄膜对金刚石工具性能的影响

采用双阴极等离子溅射沉积方法对金刚石颗粒表面进行镀TiC处理。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)进行形貌和物相分析。使用金刚石单颗粒静压强度测定仪和人造金刚石冲击强度测定仪检测金刚石的静压强度和冲击韧性。以相同型号和粒度的普通金刚石颗粒为对比样品,讨论了镀TiC处理对金刚石工具的影响。结果表明,金刚石表面形成了一层均匀且致密的TiC薄膜,该薄膜以柱状方式沿垂直于金刚石表面方向生长。在镀层的保护下,金刚石的单颗粒强度和冲击韧性得到了提高。由于镀层改善了金刚石对胎料的润湿性,金刚石工具的冲击强度和抗弯强度也得到了提高。

金刚石颗粒双阴极等离子溅射铬镀层显微结构研究

通过FIB-SEM观察了镀覆温度为850℃双阴极等离子溅射镀铬金刚石的表面形貌;利用TEM、XPS分析了镀层厚度、微观结构及表层元素价态;在光学显微镜下观察酸洗后金刚石的镀层变化情况。结果表明,经双阴极等离子溅射镀覆后的金刚石在其表层形成了厚度约为500 nm的柱状结构镀层,镀层晶粒尺寸约为10 nm;酸洗后镀层仅出现轻微脱落,说明金刚石铬镀层十分致密。

扫描电镜非导电样品的等离子溅射镀膜方法

在扫描电镜非导电或导电性差的样品制备过程中,通常使用等离子溅射镀膜方法对样品表面进行导电处理。本文主要叙述等离子溅射镀膜的原理与方法,并简单介绍了磁控管溅射仪和锇等离子镀膜仪等。

等离子增强磁控溅射制备TiCr基纳米复合涂层的显微组织和性能

使用等离子增强磁控溅射技术,利用三甲基硅烷TMS(Si-C)以及六甲基二硅氧烷HMDSO(Si-CO)气体在H13钢表面制备了TiCrSiCN和TiCrSiCON纳米复合涂层。结合SEM、AFM、XRD、EDS等研究了O元素对涂层显微组织、物相组成、表面能、硬度、摩擦因数、耐磨和耐高温氧化性能的影响。结果表明:与无氧的TiCrSiCN涂层相比,含氧的TiCrSiCON涂层表面较粗糙,致密度低,且存在典型的柱状组织,从而导致其较高的表面能;O元素的加入提高了涂层的硬度,使TiCrSiCON涂层的耐磨性能显著提高,但TiCrSiCN和TiCrSiCON的摩擦因数相差不大;TiCrSiCON涂层中的Cr元素易与O元素结合形成一层致密的氧化膜,从而提高了其耐高温氧化性能。

微波等离子体溅射诱变选育花生四烯酸高产菌及补料工艺研究

采用微波等离子(N+,15w,3min)溅射高山被孢霉T105,筛选到高产菌R254,该菌最高生物量29.3g/L,油脂11.5g/L,花生四烯酸4.20g/L,花生四烯酸产量是原出发菌株1.35倍。通过对突变株R245的代谢情况、继代稳定性以及脂肪酸组成分析,认为微波等离子溅射诱变育种是获得花生四烯酸高产菌株的有效方法。并采用补糖工艺可进一步提高其产量,花生四烯酸产量为7.43g/L,是未补糖时花生四烯酸产量的1.76倍,且为出发菌株花生四烯酸最高产量的2.40倍。

氮气流量对热丝增强等离子体磁控溅射制备CrN_x薄膜组织结构与性能的影响

采用热丝增强等离子体磁控溅射技术在SKD61钢基体上制备了CrN_x薄膜,并分析研究了不同氮气流量对薄膜相结构、组织形貌、粗糙度、厚度、耐磨性、膜基结合力以及纳米硬度和弹性模量的影响。结果表明:在较宽的氮气流量变化范围内可制备出厚度均匀、结构致密、高硬度及高耐磨性的CrN_x薄膜。随氮气流量增加,薄膜由Cr2N及CrN双相组成转变为CrN单相。由于复杂相及相取向的存在,氮气流量为90 mL/min的CrN_x薄膜内应力最大,膜基结合力最低。CrN_x薄膜使SKD61钢的纳米硬度、弹性模量及耐磨性能均大幅提高,最高纳米硬度及弹性模量分别达36 GPa,477 GPa。通过对材料韧性的综合评价,氮气流量为75 mL/min条件下所制得的以Cr_2N相为主的薄膜的韧性最佳。

欠氧化气氛下等离子体辅助脉冲直流磁控溅射高纯度Al_2O_3薄膜

为实现高纯度氧化铝薄膜的快速稳定溅射沉积,采用非平衡闭合磁场孪生靶技术,利用脉冲直流磁控溅射方法,首先对溅射电压随氧流量的迟滞现象进行了研究,在此基础上,提出了一种新型的等离子体辅助溅射沉积方法。溅射过程处于迟滞回线的金属模式,保证了高的溅射速率;在真空室内引入一等离子体放电区,沉积在工件上的超薄层非化学计量比氧化铝薄膜,高速通过等离子体放电区时,放电区内解离的氧原子使得氧化铝薄膜被进一步氧化,同时放电区内的氩离子对薄膜进行轰击,增加了薄膜的致密性。利用该方法在不同等离子体功率下进行了氧化铝薄膜的制备,分别利用分光光度计、椭偏仪、原子力显微镜对薄膜的光学特性、表面形貌进行了表征,表征结果说明利用该等离子体辅助磁控溅射方法可获得高纯度的致密氧化铝薄膜。

靶电流密度对热丝增强等离子磁控溅射制备Cr_2N薄膜结构与性能的影响

采用等离子体增强平衡磁控溅射技术在316L奥氏体不锈钢基体表面制备了不同靶电流密度条件下的Cr_2N薄膜,并检测分析了靶电流密度对薄膜表面形貌、相结构、力学性能、膜基结合力和摩擦磨损性能的影响。结果表明,薄膜呈致密柱状结构,以Cr_2N(111)择优取向为主。当靶电流密度为0.132 mA/mm^2时,WN相与Cr_2N并存;随着靶电流密度的增加,薄膜厚度逐渐增加,硬度、弹性模量略有下降,膜基结合增强。薄膜与基体结合处呈脆性失效。靶电流密度0.132 mA/mm^2时,最高薄膜硬度及模量分别为33及480GPa,且磨损量最小。靶电流密度0.264mA/mm^2时,最大膜机结合力为36.6N。经过镀Cr_2N薄膜后,试样表面硬度、耐磨性明显提高。

不同驱动电源下磁控溅射等离子体行为

磁控溅射驱动方式是影响其等离子体特征的重要因素之一,而等离子体行为最终影响所沉积薄膜结构和性能。磁控溅射过程中基体上产生的浮动电势与等离子体中电子能量分布有关,基体饱和电流则与等离子体的离子密度有关,可综合反映辉光放电系统等离子体状态。本实验分别采用射频、直流和脉冲直流电源溅射Mo粉末靶,改变靶基距,测量基体浮动电势及饱和电流,探讨溅射驱动方式对等离子体行为的影响。研究表明:靶功率增加,靶电压、电流均随靶功率增大,基体浮动电势基本保持不变,基体饱和电流增加,但电压增加率极小,而电流增加率较大。基体浮动电势绝对值随靶基距的增加而降低,即电子的能量分布随靶基距增加而降低。射频溅射产生的浮动电势明显小于直流和脉冲直流溅射的。直流溅射等离子体能量最高,射频溅射等离子体密度最大。

等离子增强磁控溅射沉积Ti(Al)基纳米复合涂层在铸铝模具上的应用

采用等离子增强磁控溅射技术在H13钢表面制备了TiSiCN、TiSiCON、TiAlSiCN、TiAlSiCON纳米复合涂层,使用扫描电子显微镜,原子力显微镜,X射线衍射仪等研究了涂层的组织和性能,主要讨论了Al、O元素对涂层的显微组织、表面能和高温稳定性的影响。试验结果显示:O元素的加入使涂层致密度降低、表面变得粗糙且产生了少量的柱状组织,但它的加入可以降低涂层的表面能;Al元素的加入能显著降低涂层的表面能,并能提高涂层的耐高温性能。这是因为涂层在高温下没有发生分解,且Al元素在高温下形成致密的氧化膜,阻止了涂层进一步氧化。低表面能、好的耐高温性能是便于铸铝模具脱模,延长其工作寿命最有效的性能指标。

微波电子回旋共振等离子体溅射法沉积ZnO薄膜

ＺｎＯ薄膜具有强的压电和光电效应，广泛用于制作各种声电和声光器件中．本文报道了用微波ＥＣＲ等离子体溅射法沉积了ＺｎＯ薄膜，并研究了该法制备ＺｎＯ膜的工艺．结果表明，所形成的ＺｎＯ膜的性质强烈地依赖于溅射沉积条件．

采用MCECR等离子体溅射方法制备硬碳膜

采用封闭式电子回旋共振(M CECR)等离子体溅射的方法在硅(100)基片上沉积了高质量的硬碳纳米微晶薄膜,膜层厚度约40 nm,采用氩等离子体溅射碳靶。薄膜的键结构采用X射线光电子能谱仪(XPS)分析,纳米结构采用高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)分析。本文研究了基片偏压对薄膜的纳米结构、摩擦特性(摩擦系数及磨损率)以及薄膜的纳米硬度的影响。摩擦特性采用POD摩擦磨损仪测试,纳米硬度采用纳米压入仪测试。

微波ECR等离子体溅射法沉积ZnO薄膜

低温沉积薄膜技术在制作先进的微电子学器件和集成多功能传感器方面非常重要。最近,应用微波电子回旋共振(ECR)等离子体溅射法沉积成高性能、高沉积速率和低基片温度的ZnO薄膜。本文叙述应用微波ECR等离子体溅射法沉积ZnO膜的制法及其性能。

N_2流量对等离子体增强磁控溅射TiN涂层的影响

目的研究N_2流量对等离子体增强磁控溅射TiN涂层组织结构和性能的影响,优化TiN涂层的制备工艺。方法在不同N_2流量的条件下,采用等离子体增强磁控溅射法制备TiN涂层。采用3D形貌仪和扫描电子显微镜观察涂层的表面形貌,利用X射线衍射仪测定涂层的相结构,利用显微硬度计测试涂层试样的硬度,利用球-盘摩擦磨损试验机考察涂层试样的摩擦磨损性能,利用能谱仪分析磨痕表面的化学组成。结果 N_2流量小于61.5 mL/min时,增加N_2流量对总气压和靶电压的影响很小;N_2流量超过61.5 mL/min后,总气压和靶电压均随着N_2流量的增加而显著增大。随着N_2流量的增大,制备的TiN涂层X射线衍射谱中的TiN(111)、TiN(220)衍射峰强度不断增大,TiN(200)衍射峰强度先不变后突然减小。N_2流量约为61.5 mL/min时,制备的TiN涂层试样的致密性最好,硬度最高。N_2流量在50~61.5 mL/min范围内,制备的TiN涂层试样的磨损率较低,最低可达7.4×10^(-16) m^3/(N·m)。当N_2流量超过63 mL/min后,TiN涂层试样的磨损率显著增大。结论 N_2流量对等离子体增强磁控溅射TiN涂层择优取向、硬度及摩擦磨损性能的影响较显著,N_2流量约为61.5 mL/min时,制备的TiN涂层试样的硬度和耐磨性最好。

等离子体增强磁控溅射沉积碳化硅薄膜的化学结构与成膜机理

以CH4和Ar为工作气体,单晶硅为溅射靶,通过微波电子回旋共振(MW-ECR)等离子体增强非平衡磁控溅射方法在不同的CH4流量和沉积温度下制备了a-Si1-xCx∶H薄膜.利用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱,X光电子能谱(XPS)和纳米硬度仪等表征方法研究不同沉积参数下薄膜的化学结构、化学配比和硬度的变化.结果表明:室温(25℃)下随CH4流量由5cm·3min-1增加到45cm3·min-1(标准状态)时,薄膜中Si—CH2键,C—H键含量逐渐增加,Si—H键变化不明显;膜中C原子百分比由28%增至76%,Si原子百分比由62%降至19%.当CH4流量为15cm3·min-1时,随沉积温度的升高,薄膜中Si和C原子百分比含量分别为52%和43%,且基本保持不变;膜中Si—H键和C—H键转化为Si—C键,薄膜的显微硬度显著提高,在沉积温度为600℃时达到29.7GPa.根据分析结果,提出了室温和高温下a-Si1-xCx:H薄膜生长模型.

等离子体增强磁控溅射CrSiN涂层摩擦磨损行为

目的基于细晶强化理论,借助新型涂层制备技术获得综合性能优良的CrSiN涂层,研究Si含量对涂层微观结构、力学性能及耐磨性能的影响规律。方法采用等离子体增强磁控溅射技术,制备四种含有不同Si含量的CrSiN涂层。使用X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和原子力显微镜(AFM),分析涂层的化学成分、晶体结构、微观形貌和表面粗糙度。使用纳米压痕/划痕仪测试涂层的显微硬度、杨氏模量和结合力。使用摩擦磨损试验仪考察涂层的摩擦磨损行为。结果CrSiN涂层中Si含量随着Si靶功率的增加而增加。所有涂层中均未检测到含Si物相,主要由CrN相组成。随着Si含量的增加,CrN(111)衍射峰逐渐减弱直至消失,涂层由疏松的三角锥结构逐渐变为致密平整的CrN纳米晶和Si3N4非晶共存的复合结构,涂层表面粗糙度显著降低,涂层的显微硬度、杨氏模量、结合力及耐磨性能均呈现先增后降的趋势。结论Si含量为18.5%的CrSiN涂层具有最佳的耐磨性能,此时涂层的硬度、杨氏模量、结合力和平均摩擦系数分别约为27 GPa、327 GPa、30 N和0.289。

等离子增强磁控溅射Ti–Si–C–N基纳米复合膜层耐冲蚀性能研究

介绍了等离子增强磁控溅射(PEMS)技术,系统研究了其制备的Ti–Si–C–N纳米复合膜层。首先讨论该技术工作原理,并描述了膜层的制备工艺过程。通过SEM、XRD、EDS、纳米压痕、微米压痕及冲蚀试验等研究了膜层性能,发现膜层为纳米复合结构,以非晶SiCxNy为基质内含4.7～30nm的TiC0.3N0.7纳米晶。膜层硬度高达40GPa,同时研究了Si含量的影响。膜层表现出的耐冲蚀性比基体材料高100倍以上,其韧性对耐冲蚀性影响很大。讨论了溅射工艺参数对膜层微观组织结构、纳米硬度、附着力及耐冲蚀性方面的影响,同时研究了多层膜层。此类膜层有望应用于气轮压缩机及固定式涡轮的严重固体颗粒冲蚀(SPE)和液滴浸蚀(LDE)的防护。

一种崭新的镀膜技术——等离子体束溅射

详细描述一种等离子体高效溅射系统及应用工艺。此种崭新的溅射技术结合了蒸发镀的高效及溅射镀的高性能特点,特别在多元合金以及磁性薄膜的制备,具有其他手段无可比拟的优点。

等离子体溅射对微型钻头表面ta-C涂层结合特性及摩擦性能的影响

无氢类金刚石涂层(ta-C)常用于提高刀具表面润滑性,提升极细微型钻头的排屑性能,降低断刀率。但ta-C涂层内应力大,与硬质合金钻头间的结合力较差,等离子溅射是提升涂层与基体之间结合力的有效方法。本文利用离子源产生的氩离子对硬质合金微型钻头和样块表面进行等离子体溅射,研究基体电流密度对基体表面形貌的影响;再利用阴极弧技术在等离子体溅射后的硬质合金表面制备ta-C涂层,研究不同溅射基体电流密度对ta-C涂层结合特性的影响。利用球盘式摩擦磨损试验机对溅射后的硬质合金表面以及ta-C涂层摩擦系数进行测试。通过钻孔测试,研究钻孔过程中基体电流密度对涂层与基体结合特性以及涂层微型钻头断刀率的影响。结果表明,随着溅射基体电流密度的增加,基体表面钴含量逐渐减少。压痕测试结果显示,合理的溅射基体电流密度(19.1 mA/cm^(2))下,可得到高结合力等级(HF1)。高结合力等级的ta-C涂层,摩擦系数最低为0.096。涂层钻头加工通信印制电路板1000孔后,高结合力ta-C涂层钻头的槽内涂层无异常脱落,测试1000支后无断刀。