Cr/Ag纳米多层薄膜膜-基结合强度及摩擦学性能研究

采用中频磁控溅射技术在AISI 440C钢表面制备了不同调制周期的Cr/Ag纳米多层薄膜.通过X射线衍射仪(XRD)及高分辨透射电子显微镜(HRTEM)分析表征了纳米多层薄膜的微观组织结构,通过划痕试验机与真空球-盘摩擦试验机分别测试了纳米多层薄膜膜-基结合强度及真空摩擦学性能,并与纯Ag薄膜及Cr/Ag双层薄膜进行了对比.结果表明:纳米多层结构可以显著提高Ag基固体润滑薄膜膜-基结合强度,Cr/Ag纳米多层薄膜在较高转速及载荷条件下表现出明显优于纯Ag及Cr/Ag双层薄膜的摩擦学性能.Cr薄膜层与钢基体表面良好结合以及纳米多层薄膜内良好的层间结合性能是纳米多层薄膜膜-基结合强度提高的主要原因.

激光复合加工对7050铝合金膜-基结合性能影响的研究

采用激光冲击、微织构加工、激光复合加工分别对7050铝合金进行了表面处理。在处理后的7050铝合金上制备了TiAlN涂层。利用划痕仪检测了三种表面处理技术下的膜-基结合强度。结果表明:三种表面处理技术都提高了材料的膜-基结合强度。当激光冲击采用3.89 J能量,微织构采用相离的搭接方式与5 W的激光功率时,膜-基结合力达到32.1 N,为未经处理时的2倍以上。

金刚石薄膜与硬质合金刀具膜-基结合性能研究进展

薄膜与基体间的界面结合性能是决定薄膜性能的关键因素。如何提高膜-基界面结合强度,保证刀具正常使用寿命,已成为金刚石涂层工具产业化亟待解决的主要问题。文章综述了影响金刚石薄膜附着性能的主要因素,总结了近年来在金刚石薄膜与基体间附着力研究方面的主要进展,并对金刚石薄膜未来发展趋势进行了展望。

膜—基界面结合性能激光划痕检测方法技术优势分析

提出红外激光划痕准静态测量新方法。在分析传统划痕试验法和激光检测技术研究与应用现状的基础上 ,进行了激光划痕法的技术优势分析。

喷砂预处理钛合金表面类金刚石薄膜的制备及性能研究

目的利用等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition,PECVD)技术,在不同粗糙度医用钛合金表面制备类金刚石薄膜(diamond-like carbon film,DLC),并对类金刚石薄膜的膜-基结合力、电化学腐蚀行为及生物学行为进行研究,探索基底材料喷砂预处理对于表面制备的类金刚石薄膜是否是一种有效改性方法。方法通过不同粒度的Al2O3在一定条件下喷砂钛合金表面,制备出不同粗糙度表面的钛合金片,采用PECVD技术在其表面制备类金刚石薄膜。通过扫描电子显微镜、X-射线光电子能谱仪、拉曼光谱仪、接触角测量仪、表面性能测试仪和电化学方法检测各组样品的物理化学性能表征;利用MTT比色法、荧光染色法进行薄膜表面生物学行为的评价。结果将DLC沉积在喷砂预处理的钛合金表面,可以明显增强类金刚石的膜-基结合力,最高达到45N;耐腐蚀性研究中,表面沉积DLC的钛合金实验组腐蚀电位均正向大于未沉积DLC的钛合金组(P<0.05);生物学行为研究中,在60#Al2O3喷砂处理钛合金表面沉积DLC的S60实验组细胞增殖状况最佳,明显大于未喷砂S0组(P<0.05)。结论将钛合金基底喷砂预处理后沉积DLC,可以提高类金刚石薄膜的膜-基结合力、耐腐蚀性及生物相容性,是一种有效的医用钛合金表面改性方法,具有潜在的临床应用价值。

退火对TiCN薄膜特性的影响

采用中频反应磁控溅射技术可使SrTiO3外延生长而形成TiCN薄膜,其具有疏油和疏水等特性。退火处理能消除TiCN薄膜中的柱状晶,细化晶粒。TiCN薄膜能在退火过程中获取能量继续生长,并通过薄膜与基底之间原子的相互扩散,降低薄膜的内应力,优化膜结构,减少缺陷,改善膜的表面质量,从而提高薄膜的疏水性和膜-基结合力。TiCN薄膜在350℃保温60min退火后,表面均匀致密,发生二次生长,与水的最大接触角119.3°,比与油的接触角大10°,表面粗糙度最大值为284.3nm,膜与基底的结合牢固。

微弧氧化对常规和超细TiNi合金表面性能的影响

研究微弧氧化-水热处理对常规TiNi合金和超细晶TiNi合金表面形貌、膜-基结合力和抗微动摩擦磨损性能的影响。结果表明:与常规TiNi合金微弧氧化涂层相比,超细晶TiNi合金微弧氧化涂层表面具有较高的n(Ca)/n(P)(0.85)、较低的摩擦因数(0.027)、较高的膜基结合力(10 N)、较高的抗微动摩擦磨损性(磨痕宽度0.27 mm);在经过48 h的水热处理后,超细晶TiNi合金微弧氧化涂层表面具有较高的n(Ca)/n(P)(1.79),接近标准HA的n(Ca)/n(P)(1.67);TiNi合金的组织超细化能大幅度提高TiNi合金微弧氧化-水热处理涂层表面的抗微动摩擦磨损性和表面活性。

甲烷浓度对硬质合金微型立铣刀表面生长金刚石涂层的影响

金刚石涂层的应用可显著提升刀具使用寿命。文章采用钽丝为热丝,氢气、甲烷为反应气体,通过热丝气相沉积法在不同甲烷浓度下对硬质合金立铣刀表面进行沉积金刚石涂层。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱对不同甲烷浓度下金刚石涂层的表面形貌、涂层质量进行分析。结果显示,随着甲烷浓度增加,涂层中二次形核率增加、金刚石晶粒尺寸变小,金刚石晶粒能够完好地嵌入到硬质合金表面形成机械锁扣结构,提高膜-基结合强度,但过高的甲烷浓度使得活性氢原子对石墨的刻蚀强度减弱,使得涂层中金刚石晶粒晶界处非金刚石碳相含量逐渐增加,涂层质量下降。当甲烷浓度为3%时,硬质合金立铣刀表面金刚石涂层结晶度高、晶粒间接触紧密、涂层中非金刚石碳相含量低、膜-基结合强度高,端刃处未出现涂层剥落现象。文章工作有助于理解热丝气相沉积法中碳源浓度对表面金刚石涂层沉积效果及涂层失效的影响,使硬质合金立铣刀表面金刚石涂层沉积工艺得到进一步优化。

纯钛材与大变形纯钛材微弧氧化膜层的力学性能研究

采用微弧氧化法在纯钛材及大变形纯钛材表面制备了含钙、磷的多孔氧化膜层,研究膜层的微观形貌、硬度、膜基结合力、滚动摩擦磨损性能等性能,探讨钛基材组织细化对其膜层结构及力学性能的影响。结果表明:与纯钛材微弧氧化膜层相比,大变形纯钛材微弧氧化膜层表面微纳米尺度的孔洞更多,孔隙率更高(10.84%vs.9.68%),孔洞孔径更小(8.67μm vs.9.68μm),表面更平坦,锐钦矿相含量更高(43.13%vs.37.74%),膜-基结合能力更强(17 N vs.8N),摩擦系数较低(0.338 vs.0.358),耐磨性能更优,以上的膜层结构及力学性能的改善归因于其钛基材大变形化提高了晶体缺陷。

超细晶纯钛阳极氧化表面性能研究

研究了常规纯钛和超细晶纯钛阳极氧化表面的形貌、膜-基结合力、抗腐蚀性能和微动摩擦磨损性能。结果表明:与常规纯钛氧化表面相比,超细晶纯钛氧化表面具有更多纳米尺度孔穴,更高的膜-基结合力(后者是前者的2倍),更高的抗模拟体液电化学腐蚀性能(后者的腐蚀速率是前者的2/5),更低的摩擦系数(0.12:0.34)、更高的耐磨性。分析认为,以上性能变化是纯钛组织超细化提高其晶体缺陷(内能)所致。