磁场辅助激光生长类金刚石膜的微结构及光学性能

在脉冲激光沉积技术中引入非均匀磁场,探索磁场约束激光等离子体条件下生长类金刚石膜的特性,为进一步提高类金刚石膜中sp~3键含量、增强微结构调控提供理论和实验基础.计算了磁场的磁感应强度及其磁力线分布,仿真了碳离子在磁场约束下的飞行轨迹,显示出磁场限制了碳离子的自由膨胀,使其螺旋前进并向永磁体中心区域聚集.膜层表面干涉和椭偏测量的拟合参数显示,磁场的磁感应强度越高,激光生长类金刚石膜的厚度及光学性能越不均匀.拉曼光谱及其拟合结果显示,磁场有利于提高碳网络结构的局部压力、提高膜层中的sp~3键含量.

DLC膜对金刚石纳米柱NV色心发光收集强度的影响

金刚石氮空位(NV)色心发光收集强度的提高是实现单光子源技术的关键。本工作将锥状的类金刚石(DLC)梯度减反膜引入纳米柱色心单光子源中,旨在从色心的自发辐射速率与光子收集效率两方面提高NV色心的发光收集强度。采用时域有限差分(FDTD)法对带有DLC膜的金刚石纳米柱复合结构进行了光学仿真,探究了不同结构参数的DLC薄膜对金刚石纳米柱NV色心光子收集强度、出射效率及自发辐射速率的影响,并且通过优化得到了最大收集强度下的结构参数。仿真结果表明,引入DLC膜能够使金刚石纳米柱中NV色心获得更高的光子出射效率(≥1%),并且能够改变纳米柱内部电场分布,使色心自发辐射速率增加16.8%,最终使光子的总收集强度增加15.5%。

类金刚石膜层制备及摩擦磨损性能

为解决某型扭力臂轴及配合衬套的磨损问题,使用磁控溅射和等离子增强化学气相沉积技术,在30CrMnSi-Ni2A表面制备了渐变过渡结构的类金刚石膜层(DLC)。使用球磨法、纳米压痕法、划痕法测量DLC膜层性能,膜厚为4.3μm,硬度≥1900 HV,膜基结合力≥30 N。经过滑动磨损测试,膜层摩擦系数≤0.2,摩擦磨损率≤2×10^(-6) mm^(3)·r^(-1)。经过20000转次耐磨测试,与硬铬镀层的扭力臂轴对比,DLC膜层配合衬套的磨损量远低于硬铬镀层配合衬套,可满足扭力臂轴耐磨润滑需求。

离子氮化对高速钢表面类金刚石膜性能的影响

根据空心阴极原理,研究了离子氮化对高速钢表面渗氮层的厚度、硬度等影响.在此基础上,研究了气体体积配比对渗氮后高速钢表面沉积的类金刚石膜的结合力、sp3键含量和耐磨性能的影响.研究结果表明:离子氮化后,高速钢表面镀膜结合力明显提高,由10.35 N提高至18.56 N;降低气体体积配比中CH_(4)的含量有利于提高膜层中sp3键的含量,高速钢耐磨性能明显提升,摩擦系数由0.175降至0.1.离子氮化可有效提高高速钢表面沉积的类金刚石膜性能.

类金刚石碳膜导电材料设计与制备工艺技术研究

当传感器工作时,电刷与电阻体始终处于滑动接触和摩擦的状态,长期工作会导致涂覆的电阻薄膜磨损严重,直接影响传感器的使用寿命。为了提高传感器的可靠性,增强传感器电阻敏感元件的耐磨性,本文提出了一种类金刚石碳(DLC)膜导电材料设计与制备工艺技术。在氧化铝基片陶瓷上,采用双靶共溅射的工艺,通过精确地控制溅射条件,获得均匀且致密的类金刚石膜,在满足高精度与小型化要求的同时,增强异质材料长期工作的稳定性。

厚类金刚石膜研究进展

类金刚石膜是一种由sp3和sp2混合的亚稳态碳膜。因其良好的力学性能、较低的摩擦系数、优异的抗磨损性能,在石油、航空航天、汽车零部件、医学和光学领域被广泛应用。但因类金刚石膜中存在大的内应力,类金刚石膜的厚度受到限制,而在摩擦磨损过程中很易被损坏,极大限制了类金刚石膜在某些领域的应用。概述了类金刚石膜的组织特点、主要制备方法。同时归纳了厚类金刚石膜的研究现状及降低DLC涂层内应力方面的研究进展,并对目前研究成果中存在的问题进行了总结。

类金刚石(DLC)膜对2Crl3不锈钢耐蚀性能的影响

采用失重法、极化曲线法和金相显微分析等方法研究了类金刚石 (DLC)膜对 2Crl3不锈钢耐蚀行为的影响。失重试验结果表明 :DLC膜较薄时对 2Crl3不锈钢在中性NaCI溶液中耐全面腐蚀的影响不明显 ,而膜较厚时能显著降低 2Crl3不锈钢的腐蚀速度 ;失重试验和电化学试验均表明DLC膜降低了 2Crl3不锈钢在酸性介质中的腐蚀速度 ;动电位扫描曲线和金相显微分析说明DLC膜明显改善了 2Crl3不锈钢基体抗点蚀。

类金刚石膜Ti,Zr掺杂对DLC性能的影响

主要针对类金刚石膜存在的内应力大、热稳定性差等缺点,通过反应磁控溅射技术制备了掺杂Ti,Zr金属元素的DLC薄膜,将掺杂Ti,Zr金属元素的DLC薄膜与未掺杂DLC薄膜进行了比较,结果表明掺杂金属的DLC膜能够明显降低薄膜内应力,提高薄膜热稳定性,对于含氢DLC膜,金属的掺杂还提高了薄膜的硬度,但掺杂后的摩擦系数变大。

退火对无氢钛掺杂类金刚石(Ti-DLC)膜结构及性能的影响

利用非平衡磁控溅射复合靶技术制备了一系列掺钛的无氢类金刚石(Ti-DLC)薄膜,并对薄膜的热稳定性能、机械性能、应力分布以及表面形貌进行了研究。实验结果表明:退火处理对Ti-DLC膜的性能具有重要影响。随着热处理温度的升高,成膜晶粒逐渐细化,电阻率上升但至一定值后趋于稳定。退火温度的升高,会促使薄膜应力逐渐减小,硬度变低,但其耐火温度可以达到600℃以上而不发生石墨化,这一结果为DLC膜在高温环境下的应用提供了一定思路。

类金刚石(DLC)膜结构的研究概况

类金刚石膜是一种非晶结构的薄膜。关于其原子排列结构仍是目前研究的主要方向。本文从实验研究和理论研究两方面综合介绍类金刚石膜的研究概况,并介绍了类金刚石膜的实验研究方法和理论模型。

非平衡磁控溅射氟化类金刚石(DLC)薄膜的结构和性能

使用非平衡磁控溅射方法，以Ｃ２Ｈ２为反应气，Ｃ２Ｆ２为氟化气沉积了含氟和不含氟的类金刚石（ＤＬＣ）薄膜。用Ｘ射线光电子谱仪（ＸＰＳ）及Ｒａｍａｎ光谱仪分析薄膜的成分及结构。试验了薄膜的力学性能并讨论了组织结构对性能的影响。结果表明，含氟ＤＬＣ仍具有典型的ＤＬＣ的Ｒａｍａｎ光谱特性。氟降低薄膜中的Ｉ（Ｄ）／Ｉ（Ｇ）比率，使薄膜中的ＳＰ３键相对含量下降。随着氟含量的增加，ＤＬＣ的硬度下降，摩擦系数减小。适当含量Ｆ元素可以提高薄膜划痕试验的临界负荷，增加薄膜与基体的结合强度。

H13钢等离子渗氮-类金刚石膜(DLC)复合处理的性能研究

研究了等离子渗氮-离子镀类金刚石膜复合处理工艺与未氮化离子镀类金刚石膜处理工艺对H13钢表面性能的影响.结果表明,经过等离子渗氮后镀类金刚石涂层复合处理的H13钢表面硬度、膜/基结合强度、耐磨性能等均优于未氮化镀类金刚石涂层的样品.

真空阴极弧离子镀类金刚石碳(DLC)膜的碳弧稳定性研究

选用氩气、氩气加氢气、氩气加乙炔等气体作为介质，石墨作为靶材进行真空阴极弧离子镀来制备类金刚石碳膜。石墨电弧有其独特的电弧特性曲线，不同气体介质对碳弧特性的影响不同，磁场的大小对电弧的稳定性有很大作用，碳弧下基片偏流随电弧电压的增加而减小，试验得到表面光滑的类金刚石碳（DLC）膜，对膜的表面进行了SEM分析。

类金刚石膜(DLC)的热稳定性

阐述了类金刚石膜的热稳定性影响因素,主要包括薄膜成分和厚度及退火环境和加热方式,薄膜的机械性能、电学性能和光学性能在退火处理过程中,会随薄膜结构的变化而发生相应的变化。

阴极电弧沉积类金刚石膜在电声中的应用——高保真DLC/Ti高音扬声器振膜的研发和生产

阐述高保真类金刚石/钛高音振膜的研发和生产.在制备品质及外观兼优的纯钛振膜的基础上,利用阴极电弧沉积技术在钛膜上沉积类金刚石(DLC)膜层.结果显示各项物理性能及主观听感明显改善,并实现了批量生产,进入市场.

SiC/DLC过渡层对类金刚石薄膜力学性能的影响

采用等离子体浸没离子注入及沉积技术在钛合金(Ti6Al4V)表面制备了类金刚石薄膜和含有SiC/DLC过渡层的类金刚石薄膜。采用拉曼光谱及扫描电子显微镜分析了薄膜的成分和结构,并利用超显微硬度计、薄膜结合力测试仪和往复式摩擦实验机研究了薄膜的硬度、韧性、膜/基结合力和耐磨性。研究结果表明,SiC/DLC过渡层可以提高钛合金(Ti6Al4V)表面类金刚石薄膜的韧性及膜/基结合力,与未制备过渡层的类金刚石薄膜相比,含有SiC/DLC过渡层的类金刚石薄膜的耐磨性明显提高。

类金刚石膜（DLC）及其应用

金刚石膜和奖金刚石膜具有优异的力学特性、电气特性、光学特性、热学特性和化学稳定性。与金刚石膜相比，奖金刚石膜的制备工艺比较简单易行。因此，类金刚石膜很快进入成熟阶段。文中主要评述类金刚石膜的制备方法、性能、发展状况和在军民两方面的应用。简单介绍了前苏联在类金刚石膜的研究及应用方面所取得的使世人瞩目的进展。于７０年代末，前苏联研制的类金刚石膜的硬度可达１８０００（维氏硬度），超过了金刚石的硬度（１２０００），并将其应用在陀螺动压轴承的表面优化上，研制成高精度的永不磨损型的陀螺动压马达。

全方位离子注入与沉积类金刚石碳膜的结构与性能

用等离子体浸没离子注入与沉积(PIIID)复合强化新技术在AISI440C不锈钢表面制备了类金刚石(DLC)碳膜。膜层表面的原子力显微镜(AFM)形貌显示出DLC膜结构致密均匀。Raman光谱分析结果表明,制备的DLC主要是由金刚石键(sp3)和石墨键(sp2)组成的混合无定形碳膜,且sp3键含量大于10%。以纯石墨棒做阴极,C2H2为工作气体条件下合成的DLC薄膜中,sp3键含量总体上较单纯用石墨作阴极而无工作气体条件下合成的DLC薄膜中sp3键含量高。与基体相比,薄膜试样的显微硬度和摩擦磨损性能均得到了较大改善,最大硬度提高88.7%,磨损寿命延长超过4倍。

类金刚石碳膜的摩擦学特性及其研究进展

从类金刚石碳膜作为耐磨涂层的角度出发 ,综述了近年来国际上关于类金刚石碳膜摩擦学特性的大量研究 ,着重讨论了影响类金刚石碳膜摩擦学特性的主要工艺参数和因素 ,阐明了类金刚石碳膜与金刚石膜在性能上的差异 ,指出了类金刚石碳膜的发展现状和趋势 .

类金刚石薄膜成分变化对蛋白吸附的影响

采用全方位离子注入离子束增强沉积工艺制备类金刚石薄膜 (DL C) ,再将 DL C进行有氧和低压氩气保护条件下的热处理 ,分别得到富石墨相 DL C和富金刚石相 DL C。通过 X光电子能谱分析了三种 DL C的碳相组成 ,用放射性同位素 1 2 5I标记法 ,测定了恒温条件下人血白蛋白 (HSA)、纤维蛋白原 (HFG)和免疫球蛋白 (Ig G)在 3种 DL C材料表面的吸附量。结果 ,经两种不同的热处理工艺 ,DL C中石墨相和金刚石相分别增加了一倍左右 ;随着石墨、金刚石等杂质相的增加 ,DL C对 HSA的吸附能力下降 ,对 HFG和 Ig G的吸附能力显著提高 ,同时蛋白吸附特性也由原来对 3种蛋白的非特异性吸附 ,转变为对 HFG和 Ig G的优先吸附。这一结果表明 ,石墨和金刚石等杂质相将严重影响 DL C的蛋白吸附性能 ,并进而对 DL C的血液相容性产生负面影响。