超硬膜的研究进展

本文简要总结了近年来超硬膜研究领域中的一些最新进展，包括超硬膜硬度的理论研究和轻元素组成的超硬膜、纳米复合膜、纳米多层膜以及它们力学性能增强效应的理论解释．对超硬膜以后的发展趋势提出了自己的一些见解．

多元超硬膜(Ti,Al,V)N的制备及性能研究

采用多弧离子镀方法 ,以 Ti6 Al4V作为蒸发材料 ,N2 为反应气 ,在高速钢、玻璃及单晶 Si基体上沉积 ( Ti,Al,V) N多元超硬膜。结果表明 ,该镀膜工艺可行 ,制备出的 ( Ti,Al,V)

直流PCVD法沉积TiN超硬膜工艺中的几个问题

本文讨论了直流PCVD法沉积TiN工艺中温度控制、色泽控制等问题,提出了预防工件过热、确保涂层色泽的工艺措施,还提出了涂层黑斑的成因及消除方法。

真空阴极电弧沉积TiN超硬膜的研究

研究了真空阴极电弧法沉积 TiN 超硬膜的工艺和应用.结果表明,氮气分压强和负偏压对膜层的结构和性能有很大影响,在氮气分压强为1.30Pa,负偏压为—300V 时沉积的膜层表面"钛滴"少,膜层致密,为细柱状晶和粒状晶结构,具有(220)和(111)织构,硬度可达到 Hv2100以上,涂层钻头寿命达到了未涂覆涂层钻头的6.7倍.

磁控溅射Ti-Si-N纳米复合超硬膜的研究

传统的TiN膜具有硬度高、耐磨、耐腐蚀及其他优良的性能,在刀具、工磨具等已经有了广泛的应用。随着科技的发展,近年来许多科技工作者都企图采用多种方法来进一步改善TiN薄膜,其中包括添加Al,Si,C,B等合金元素至TiN膜中,以改善起组织结构和性能。自从S.Veprek首先报道采用CVD的方法制备Ti-Si-N纳米复合膜后,由于Ti-Si-N膜具有nc-TiN/a-Si_3N_4组织结构,即纳米尺寸的TiN嵌镶在非晶Si_3N_4基体中,Ti-Si-N类纳米复合超硬膜以其高硬度、耐磨性、优良的热稳定性和化学稳定性引起了人们的普遍关注。采用钛硅复合靶,通过控制反应磁控溅射的各工艺参数制得了一系列Ti-Si-N膜,并借助能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、纳米压入仪和划痕仪对膜层的成分、结构和力学性能进行了分析。结果发现,可方便地通过改变氮气分压的方法来调整Ti、Si元素含量比、微观组织结构及力学性能。少量氮气的加入能制得纳米硬度高达53GPa的Ti-Si-N超硬膜,而随着氢气分压的增加,膜层中TiN相和Si_3N_4相的比例减小,纳米硬度逐渐下降,同时,TiN晶粒的平均尺寸也逐渐减少。

多弧物理气相沉积技术制备(TiAl)N 超硬膜

主要介绍采用多弧物理气相沉积（ＰＶＤ）技术研制新型（ＴｉＡｌ）Ｎ超硬膜的工艺技术特点。对其膜层相结构、化学成分、显微组织等方面做了分析研究。结合工业生产实际应用进行了（ＴｉＡｌ）Ｎ与ＴｉＮ涂层刀具切削耐用度对比试验。

超硬膜镀前清洗工艺探讨

超硬膜镇前处理工艺对获得结合力强、膜质量好的超硬镀层是十分必要的，本文通 过对基体表面污染物的确定、清洗剂和溶剂的选择以及超声波清洗在工业生产中的应用 机理探讨等问题，对超硬膜的镀前清洗工艺进行了深入的探讨。

超硬膜的成膜技术及其在工具上的应用

1.前言首先对本文使用的“超硬膜”的定义说明一下。笔者在这里考虑的超硬质膜是比现在广泛用于涂覆刀具的 TiN 硬质膜(TiN 的硬度是 HV1950左右)还要硬的薄膜。具体的说就是硬质金刚石膜(硬度难以计测在 HV10,000以上),CBN(立方氮化硼,HV5,000～6,000)和 DLC(类金刚石的碳 Diamond Like Carbon,HVmax 4,000～5,000)的膜。现在,这些超硬膜中的金刚石膜、DLC 膜已达到成膜不甚困难的水平。但 CBN 膜只能勉强成膜。

多弧离子镀沉积氮化钛铝超硬膜的研究

采用多弧离子镀技术沉积氮化钛铝超硬反应膜。考查了沉积工艺参数对膜层组织表面形态的影响 ,进行了显微硬度测定分析及膜层耐磨性实验 ,确定了氮化钛铝超硬反应膜的最佳沉积工艺。

利用超硬膜进行材料保护

利用多弧离子镀技术、采用Ti-Al-Zr合金靶材在高速钢基片上沉积（Ti,Al,Zr）N超硬反应膜。系统地研究了沉积工艺（偏压、镀膜温度、反应气体压强、弧电流）对膜层组织和性能的影响。 根据正交试验法对沉积工艺参数进行设计，制定了合适的实验工艺。根据实验工艺制备了表面比较光洁、平整，组织比较均匀、细致的薄膜。 该研究工作表明，采用多弧离子镀技术沉积的（Ti,Al,Zr）N超硬反应膜在较薄的厚度（≤3μm）下，通过沉积工艺优化，可以达到很高的硬度（HV＞3500）、很强的附着力（＞140N）以及良好的常温和高温耐磨性能，达到刀具膜层的高使用性能要求。此外，本课题研究结果也表明，采用Ti-Al-Zr合金靶材制备的（Ti,Al,Zr）N超硬反应膜是可行的，具有良好的工业应用前景。

C对多弧离子镀TiCN系超硬薄膜性能的影响

就C对TiCN系膜层的硬度、耐磨性、与Fe基材料的摩擦系数和粘附倾向的影响进行了试验研究。借助于SEM、AES、XRD、WDS等手段，对C在TiCN系膜层中的行为、作用进行了初步探讨。

降低超硬类金刚石薄膜应力的方法

在参考他人最近十几年研究的基础上,总结了降低超硬类金刚石薄膜内应力的几种方法,包括热退火、掺杂、加脉冲偏压、沉积多层膜等。退火在降低应力的同时可保持类金刚石薄膜很高的硬度,其他各种方法在降低应力时都以降低一定的硬度为代价。

氮化碳超硬防划伤镀膜玻璃的制备与研究

采用工业磁控溅射设备在玻璃基板上依次沉积Al_2O_3/SiO_2/CNx多层复合纳米薄膜,并研究测试了其透过率、耐划性及耐酸碱性。结果表明,通过引入线性阳极层离子源,控制并形成新的磁控溅射镀膜工艺,膜层莫氏硬度达到8级,具有优良的防刮效果;膜层存在△T>0.6%的微弱增透效果;经过酸/碱处理,透过率衰减|ΔT|<0.1%。

纳米超硬多层膜研究现状及发展趋势

分别从溅射法和蒸发法两个方面评述了近年来纳米多层膜制备工艺的最新进展,在此基础上介绍了脉冲激光沉积(PLD)工艺制备纳米超硬多层膜的新方法。对典型的超硬膜TiN、(Ti,Zr)N、(Ti,Al)N、TiN/SiO2、B1-SiC、TiN/SiN4进行了简单回顾,并对其硬度、残余应力、摩擦磨损和抗氧化性能等方面做了详细的比较。最后,简述了纳米超硬多层膜表征的一般手段,并展望了发展前景。

多弧离子镀(Cr,Ti,Al,Zr)N多组元超硬梯度膜的结构及性能

(Cr,Ti,Al,Zr)N梯度膜性能优异。采用多弧离子镀技术,使用Ti-Al-Zr合金靶和Cr单质靶在高速钢表面制备(Cr,Ti,Al,Zr)N多元超硬梯度膜,利用扫描电镜、能谱、X射线衍射仪、硬度计、划痕仪对膜层形貌、成分、结构、硬度、附着力进行分析,并通过热震性能试验考察了膜层的抗热震性能。结果表明:制备的膜层为面心立方结构,择优生长取向为(220)面;与TiN,(Ti,Al)N,(Ti,Cr)N,(Ti,Al,Zr)N等硬质膜相比,制备的(Cr,Ti,Al,Zr)N多元梯度膜具有更高的硬度和膜/基附着力,硬度可达4400HV,膜/基附着力大于200N,实现了从硬质膜到超硬膜的转变;膜层中N含量梯度可有效减少应力集中,Cr,Al含量的增加有利于提高膜层抗热震性能;负偏压对膜层硬度影响较大,对膜层成分、结构、抗热震性能影响较小,对膜/基附着力基本无影响。

超硬纳米多层膜的材料选择与结构设计

综述了近年来超硬纳米多层膜材料选择与结构设计的研究进展,主要介绍了多层膜的选材,从构成多层膜的材料种类、膜与基体的选择、多层膜材料的选择以及从超硬效应理论得到的启示等几个方面总结了多层膜实现超硬特性时要考虑的因素,并指出了目前存在的问题及今后的发展方向。

等离子体化学气相沉积及其在沉积超硬膜方面的应用

本文简要介绍了等离子体化学气相沉积的基本原理和几种主要类型的工艺特点，着重介绍了等离子体化学气相沉积在沉积超硬膜方面的新进展，主要包括制备氮化钛类薄膜、立方氮化硼薄膜、类金刚石薄膜及金刚石薄膜。

超硬纳米类金刚石膜的结构特点及其形成机制的探讨

研究了超硬碳膜的力学性质、波谱性质及结构性质 ,指出有一种无氢类金刚石膜是由石墨碎片、布基葱和金刚石晶粒以新型的共价键组成的网架结构 ,具有良好的力学性能 .由于石墨碎片中的π键变形 ,石墨碎片和布基葱边缘的不饱和悬键与金刚石晶粒周围的悬键结合成新型的共价键 .金刚石晶粒只能由激发态碳原子在非平衡重组过程中产生 ,而石墨碎片既可以在碳原子重组过程中产生 ,也可以在蒸发石墨过程中产生 .

氮化碳薄膜制备及性能研究进展

本文对氮化碳的结构及制备工艺如溅射、化学气相沉积、离子束辅助沉积、激光烧蚀等作了较为详细的总结与分析，对各种制备工艺条件下的氮化碳的性能包括力学、电学及光学性能进行了讨论，并对今后的发展趋势提出了自己的见解．