TiN/TiCN多层调制结构薄膜的耐蚀性

多弧离子镀和磁控溅射制备薄膜各有优缺点,将2种技术复合制膜的研究还少有报道。采用多弧离子镀和磁控溅射复合技术在304不锈钢基体表面制备了TiN单层和TiN/TiCN多层膜,采用扫描电镜、X射线衍射仪并结合电化学测试等着重研究了不同调制周期下薄膜组织结构与耐腐蚀性能的变化规律。结果表明:所制备的TiN/TiCN多层膜表面平整、致密,随着调制周期的减小,TiN/TiCN多层膜发生生长取向的转变,且具有(111)晶面生长织构; TiN/TiCN多层膜在3.5%NaCl溶液中的抗腐蚀能力优于基体和单层TiN薄膜,随着多层膜调制周期的减小,其抗腐蚀性逐渐增强,在λ=0.150μm时,多层膜的自腐蚀电流密度和极化电阻分别为0.106 7μA/cm^2和679.700 kΩ·cm^2,腐蚀速率下降到最低,具有良好的耐腐蚀性。

TiN/TiCN多层调制结构薄膜的结构和力学性能研究

以304不锈钢为基体,利用复合离子镀技术制备了TiN/TiCN多层膜,主要研究了不同调制周期下薄膜组织结构和力学性能的变化规律。结果表明:不同调制周期下得到的TiN/TiCN多层膜表面比较致密、平整,随着调制周期的减小,表面质量有一定改善。多层膜结构主要由fcc-TiN型固溶体构成,不存在a-C结构。随着调制周期的减小,物相分析表明TiN/TiCN多层膜发生了择优生长,出现了(111)晶面生长织构,其纳米硬度和弹性模量逐渐增大,在调制周期λ=0.15μm时达到最大值,分别为35.56GPa和436.2GPa。

Ti(C,N)复合膜和TiN/Ti(C,N)多层膜组织和显微硬度

采用非平衡反应磁控溅射的方法在Si(100)基片上沉积Ti(C,N)复合膜和不同调制周期、调制比的TiN/Ti(C,N)纳米多层薄膜。薄膜的微观结构和力学性能采用X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计进行表征。结果表明,Ti(C,N)复合膜的微观结构和力学性能与掺入C的含量有关;TiN/Ti(C,N)纳米多层膜的微观结构和力学性能与调制周期和调制比有关,其显微硬度在一定的调制周期和调制比范围内出现了超硬现象。Ti(C,N)、TiN/Ti(C,N)均为δ-NaCl面心立方结构;Ti(C,N)复合膜显微硬度提高是因为固溶强化,TiN/Ti(C,N)纳米多层膜硬度的提高主要是共格外延生长在界面处产生的交变应力场。

Cr对多弧离子镀TiN及其复合膜(Ti,Cr)N性能的影响

通过改变Cr靶电流强度,在国产AIP 01型多弧离子镀膜机上制备不同Cr含量的(Ti,Cr)N复合薄膜。研究Cr的添加对薄膜硬度、薄膜相结构及晶格常数等性能的影响,探讨薄膜的硬化机理。结果表明:Cr的加入可显著提高复合薄膜的硬度,显微硬度可高达HV2665;复合薄膜是以TiN为基的(Ti,Cr)N薄膜,薄膜中没有独立的CrN和Cr2N相,同时由于Cr的加入,薄膜的择优取向从(111)晶面逐渐过渡到(200)晶面,随Cr靶电流的增大,所得(Ti,Cr)N复合膜中出现单质Cr。

TiN/Ti复合膜与多层膜对Ti811合金高温摩擦性能及微动疲劳抗力的影响

在Ti811钛合金表面分别利用真空阴极电弧沉积技术和磁控溅射技术制备了TiN/Ti复合膜,利用磁控溅射技术制备了TiN/Ti多层膜,测试了膜层的剖面成分分布、膜基结合强度、膜层显微硬度和韧性,对比研究了不同结构膜层对钛合金基材摩擦学性能和高温微动疲劳抗力的影响.结果表明:TiN/Ti复合膜和多层膜均有效提高了钛合金表面的硬度和耐磨性能;电弧沉积TiN/Ti膜层对钛合金高温微动疲劳抗力的改善程度高于磁控溅射TiN/Ti膜层,原因归于电弧沉积TiN/Ti膜层强韧性好、结合强度高,且膜层中的钛颗粒有良好的减摩润滑作用;磁控溅射TiN/Ti多层膜对钛合金高温微动疲劳抗力的改善程度高于磁控溅射TiN/Ti复合膜层,原因是前者韧性高、减摩润滑作用显著.

纯Ti镀制TiSiN薄膜后与Solidex结合强度的研究

在纯Ti表面磁控溅射镀制不同Si含量的TiSiN膜后,比较与Solidex的结合强度并对界面进行分析。试验采用3组纯Ti试件,一组表面不作处理,另两组应用磁控溅射设备镀制不同Si含量的TiSiN膜后烤塑,采用AGS万能材料试验机测试纯Ti与Solidex的结合强度,并应用电子探针显微分析仪观察分析镀膜层-树脂界面。经方差分析显示,镀膜组结合强度优于未镀膜组,镀膜组中提高Si含量增加了结合强度,镀膜组中形成致密非晶态TiN、SiNx,它填补了金属基底与Solidex烤塑专用树脂可能存在的空隙,有助于阻止金属离子渗出。

铝基复合材料表面多层复合厚膜的研究

对含50%AlN颗粒的铝基复合材料进行预处理后,在其表面依次采用浸锌化学镀镍工艺制备Ni-P过渡层,采用脉冲偏压磁过滤多弧离子镀工艺沉积硬质Ti/TiN调制周期膜,采用脉冲等离子体化学气相沉积工艺制备含氢类金刚石(DLC)膜等工艺最后形成了多层复合薄膜体系。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、光谱仪、原子力显微镜、微载荷显微硬度仪、摩擦磨损试验机等设备分析了复合薄膜的组织结构、膜层形貌、截面形貌、显微硬度和摩擦系数等性能特点。测试表明:铝基复合材料/Ni-P层/Ti/TiN调制周期膜/含氢DLC膜这一梯度膜系具有结构交替变化,相邻界面形成混合层,性能梯度分布,硬度逐渐增加,摩擦系数小的特点。该复合工艺能够有效地解决铝基复合材料上制备硬质厚膜的热适配和晶格错配度大的难题,制备薄膜具有良好的膜基结合性能。

燃料电池用钛双极板表面Cr/TiN/Ti复合涂层的导电性及耐蚀性能

应用空心阴极离子镀工艺在质子交换膜燃料电池用钛双极板试样表面上沉积了总厚度约3μm的Cr/TiN/Ti纳米晶复合镀膜.测定了纳米晶复合镀膜钛板和裸钛板的接触电阻,采用极化曲线评价其在分别通入O_2和H_2的60℃,0.05 mol/L H_2SO_4+2mg/L NaF溶液中的耐蚀性能.结果表明,镀膜钛板的接触电阻明显低于裸钛板,在1000 N/cm^2的压力下镀膜试样的接触电阻值约为12 mΩ.cm^2;在通入H_2的情况下,Cr/TiN/Ti纳米晶复合镀膜钛板的维钝电流密度与裸钛板相比降低了一个数量级,耐腐蚀性能得到明显改善.

磁控溅射镀膜技术在铝合金制品装饰镀中的应用

磁控溅射镀膜技术广泛应用于高档产品零/部件表面的装饰镀中。采用磁控溅射镀膜技术在铝合金基材上镀制Ti/TiN/TiCN复合薄膜,研究了氮气流量、乙炔流量及沉积时间等工艺参数对制备TiCN薄膜颜色的影响,探讨了提高复合薄膜的显微硬度、结合强度并进而改善铝合金表面装饰性和防护性的途径。研究结果表明,通过控制氮气流量、乙炔流量及沉积时间可使TiCN薄膜呈现特定颜色,如仿金色;当复合薄膜膜厚达到1.5μm时,涂层铅笔硬度达到6 H,薄膜附着力达到1级,满足电子行业的测试标准。

激光选区熔化成形Ti-5%TiN复合材料在Hank溶液中的电化学腐蚀性能

采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱研究了激光选区熔化成形CP-Ti和Ti-5%TiN复合材料在人工模拟体液Hank溶液中的腐蚀性能,结果表明:激光选区熔化成形CP-Ti主要由针状α-Ti相组成,加入的TiN颗粒不仅可以与钛基体形成良好的界面结合,还可以细化α-Ti晶粒并产生更多的晶界;在Hank溶液中,激光选区熔化成形Ti-5%TiN复合材料具有比激光选区熔化成形CP-Ti更好的耐腐蚀性能,这是因为作为微阴极的TiN颗粒均匀地分布在钛基体内,可以加速钛基体的阳极溶解过程,使Ti-5%TiN复合材料能够优先进入钝化状态。