Thickness Dependence of Structural and Optical Properties of Chromium Thin Films as an Infrared Reflector for Solar-thermal Conversion Applications

The thermal emittance of Cr film, as an IR reflector, was investigated for the use in SSAC. The Cr thin films with different thicknesses were deposited on silicon wafers, optical quartz and stainless steel substrates by cathodic arc ion plating technology as a metallic IR reflector layer in SSAC. The thickness of Cr thin films was optimized to achieve the minimum thermal emittance. The effects of structural, microstructural, optical, surface and cross-sectional morphological properties of Cr thin films were investigated on the emittance. An optimal thickness about 450 nm of the Cr thin film for the lowest total thermal emittance of 0.05 was obtained. The experimental results suggested that the Cr metallic thin film with optimal thickness could be used as an effective infrared reflector for the development of SSAC structure.

偏压对电弧离子镀薄膜表面形貌的影响机理

在不同偏压下用电弧离子镀沉积TiN薄膜,采用扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜表面大颗粒污染情况,并分析偏压对大颗粒的影响。结果表明,偏压对大颗粒的影响主要来自电场的排斥作用。直流偏压下,等离子体鞘层基本稳定,电子对大颗粒表面充电能力很弱,而脉冲偏压下,由于鞘层厚度不断变化,大颗粒不断进出于鞘层,电子对大颗粒表面的充电能力强,使其所带负电荷明显增多,受到基体的排斥力变大,大颗粒不易沉积到基体而使薄膜形貌得到有效改善。

电弧离子镀氧化铬涂层的组织结构及硬度

采用电弧离子镀方法在不锈钢基体上沉积Cr2O3薄膜.研究了氧流量和脉冲偏压对薄膜相结构、沉积速率、表面形貌、薄膜硬度的影响.结果表明,氧流量和脉冲偏压对薄膜的相结构有较大的影响.在氧流量为130 cm3/s、脉冲偏压为-100V时,出现Cr2O3{001}面择优取向;氧流量增高,脉冲偏压增大时,薄膜的表面形貌得到改善;在脉冲偏压为-200 V、氧流量为130 cm3/s时,可获得符合Cr2O3化学计量比的薄膜,其硬度达到36 GPa.

电弧离子镀TiN薄膜中的缺陷及其形成原因

分析了电弧离子镀(AIP)TiN薄膜中的主要缺陷-熔滴、孔洞和疏松等。结果表明:这些缺陷存在于晶内、晶界或者贯穿于整个薄膜;缺陷的存在极大地影响了薄膜的性能;缺陷密度与镀膜方法及具体的工艺参数有密切关系;使用磁过滤器镀制薄膜可显著减少上述缺陷,从而提高薄膜的各种性能。认为使用磁过滤器镀制TiN及其各种复合或多层薄膜是一种切实有效的方法,是今后制备高性能TiN及其复合膜的发展方向,另外,缩短脉冲电弧在高值时的时间,用人工来减少薄膜缺陷也是一种行之有效的方法。

负偏压对电弧离子镀复合TiAlN薄膜的影响

采用电弧离子镀技术,以W18Cr4V高速钢为基体,调整基体负偏压,制得多个复合TiAlN薄膜试样,研究了基体负偏压对薄膜微观组织形貌、物相组成、晶格位向、硬度、厚度和沉积速率的影响。结果表明,过高或过低的负偏压会使得膜层表面不平整,显微硬度下降。当负偏压为200 V时,膜层的沉积速率最大;负偏压为150 V时,有利于薄膜(111)晶面的择优取向生长,且TiAlN膜的硬度最高。

电弧离子镀纳米TiO_2光催化薄膜

采用电弧离子镀法在普通玻璃表面制备透明的TiO2薄膜,AFM、XRD分析TiO2薄膜表面形貌和结构,结果表明经过500℃退火后TiO2薄膜主要为锐钛矿结构。对纳米TiO2薄膜进行了亲水性研究和光催化降解有机物甲基橙和罗丹明B的研究,发现在紫外光照射下纳米TiO2薄膜表现出强光催化活性和超亲水性。

工艺参数对阴极电弧离子镀ZrN薄膜表面形貌及结构的影响

本文采用阴极电弧离子镀技术制备了ZrN膜层,研究了工作气压、偏压、弧流等工艺参数对ZrN膜层表面形貌和结构的影响,分别用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分析了膜层的表面形貌及相结构。结果表明:工作气压、偏压、弧电流等工艺参数对ZrN膜层的表面形貌有较大的影响,在本实验内适当提高N2压强、偏压以及在稳弧前提下降低弧流有利于减少大颗粒,改善ZrN膜层表面形貌,提高膜层综合性能;不同工艺参数下制备的ZrN膜层均具有典型的面心立方结构,工作气压和弧电流对ZrN膜层晶体生长方向的影响较小,偏压对晶体生长方向的影响显著,在20 V偏压下,晶体呈(200)面择优取向,继续提高偏压(100 V^300 V),晶体生长呈(111)面择优取向。

氮气流量对电弧离子镀CrN薄膜组织结构和性能的影响

利用电弧离子镀技术在高速钢基体上于不同氮气流量条件下制备CrN薄膜样品,通过纳米压痕仪、XP-2台阶仪、SEM和XRD测试分析了薄膜的硬度、弹性模量、厚度、表面形貌和物相结构。实验结果表明,氮气流量对CrN薄膜的组织结构和力学性能都具有较为明显的影响。

基片偏压对电弧离子镀ZrN薄膜微结构和表面形貌的影响(英文)

在不同的基片偏压下利用电弧离子镀技术制备氮化锆薄膜,以考察基片偏压对氮化锆薄膜微结构和表面形貌的影响。利用XRD、EPMA和FE-SEM等技术对不同偏压时得到ZrN薄膜的相结构、成分和表面形貌进行表征。结果表明,薄膜中存在立方氮化锆和六方纯锆相;随着基片偏压的增大,薄膜的择优取向由(111)变为(200),最后变为(111),晶粒尺寸由30nm减小至15nm。同时发现,随着基片偏压的增大,薄膜微结构由明显的柱状特征变为致密的等轴晶特征,表明由偏压增强的离子轰击能有效抑制柱状晶生长;薄膜沉积速率和锆氮摩尔比随着基片偏压的增大先增大后减小,在-50V时达到最大。

射频溅射法和电弧离子镀法制备的纳米TiO_2薄膜性能比较

采用射频磁控溅射法和电弧离子镀法制备了纳米TiO2薄膜,并利用XRD、UV-VIS、AFM及通过亲水性和光催化实验对两种方法制备的TiO2薄膜进行了对比表征.结果表明,磁控溅射法的薄膜生长速率只有电弧离子镀法的1/30;前者仅需较低的退火温度就能形成完善的锐钛矿结构;虽然两者有相近的紫外吸收边,但是前者有较大的紫外吸收;磁控溅射法制备的TiO2薄膜表面呈现针状晶结构和具有较大的比表面积;在暗室中保存5 h后,磁控溅射法制备的TiO2膜水的接触角恢复到1°,而后者达到20°;对于光催化降解苯酚,前者有较大的降解率.

偏压对阴极电弧离子镀AlN薄膜的影响

在不同基体负偏压作用下，用阴极电弧离子镀等离子体物理气相沉积（ＰＶＤ）方法在单晶 Ｓｔ（１００）基片上获得六方晶系的晶态ＡｌＮ薄膜．用Ｘ射线衍射仪分析了沉积膜的物相组成和晶格位向随 偏压的变化，在扫描电子显微镜（ＳＥＭ）下观察沉积膜的显微组织形貌．结果表明，在较小偏压下，ＡｌＮ 膜呈（００２）择优取向，表面致密均匀；在较大偏压下，ＡｌＮ膜呈（１００）择优取向，表面形貌则粗糙不 平．ＡｌＮ薄膜的择优取向及表面形貌受到不同偏压下不同离子轰击能量的影响．

TiAlN薄膜掺杂Cr、Ni对其耐腐蚀性的影响

在4Cr13不锈钢表面采用多弧离子镀沉积TiAlN薄膜,采用磁控溅射法和多弧离子镀在4Cr13表面分别沉积掺杂Cr和Cr、Ni的TiAlN薄膜,采用电化学工作站对其进行电化学腐蚀性能测试。结果表明:在1 mol/L的H_2SO_4溶液中,同时掺杂Cr、Ni的TiAlN薄膜的耐腐蚀性是TiAlN薄膜的4.1倍,是掺杂Cr的TiAlN薄膜的1.3倍;在3%的NaOH溶液中,同时掺杂Cr、Ni的TiAlN薄膜的耐腐蚀性是TiAlN薄膜的3倍,是掺杂Cr的TiAlN薄膜的2倍;在3.5%的Na Cl溶液中,同时掺杂Cr、Ni的TiAlN薄膜的耐腐蚀性是TiAlN薄膜的11.4倍,是掺杂Cr的TiAlN薄膜的1.3倍。

TiN/AlN纳米多层膜的制备及耐蚀性能

采用多弧离子镀技术制备了TiN/AlN纳米多层膜,并通过多层膜在酸中的浸泡试验及极化曲线测定,对比研究了TiN/AlN纳米多层膜和TiN薄膜的耐蚀性能。结果表明,由于TiN/AlN纳米多层膜中铝的钝化作用及薄膜的特殊层结构,TiN/AlN纳米多层膜比TiN薄膜具有更优良的耐腐蚀性能。

电弧离子镀CrN薄膜的镀覆工艺研究

随着氮分压增加,低分压时所产生的Cr和Cr2N的衍射峰减弱至消失,而CrN的衍射峰增强直至形成单相薄膜,薄膜表面的大颗粒密度、尺寸都减小,N2分压过大时薄膜表面的大颗粒又增加;随着脉冲偏压的施加,薄膜的表面变得均匀平整,大颗粒数量、尺寸明显减少,偏压过大时薄膜表面又有较大熔滴产生;抛光和喷砂均能降低薄膜表面大颗粒的形成。最后得到了电弧离子镀氮化铬涂层的最佳工艺。

电弧离子镀多层Ti/TiN厚膜组织和力学性能研究

采用电弧离子镀技术在钛合金(Ti6Al4V)上制备了Ti/TiN/┄/Ti/TiN多层厚膜,膜层厚度为21.6μm～25.6μm,对不同Ti/TiN调制周期的多层膜物相、形貌、附着力和硬度进行了分析。结果表明:随膜层中Ti比例增加,膜层附着力增加,但膜层维氏硬度变化不大。

氧分压对电弧源制备TiO_2薄膜光学性能和表面形貌的影响

为了寻求更加有效的方法和途径来制备高质量的光学薄膜,以直流磁过滤电弧源(УВНИПА?1-001型等离子体镀膜机)技术作为制备方法镀制TiO2光学薄膜,通过在不同氧分压的条件下制备TiO2光学薄膜.利用椭圆偏振光谱仪研究TiO2薄膜的光学性能,TayloyHobson轮廓仪研究TiO2薄膜的厚度和表面形貌.研究结果表明:制备出的TiO2薄膜随着氧分压的不断提高,在400～1 000nm的波长范围内折射率变化较大,在1 000～1 600nm的波长范围内折射率变化较为平稳;其消光系数在10-3数量级上;TiO2薄膜的吸收较小;TiO2薄膜的厚度和粗糙度呈现出先增大后减小的趋势.在氧分压为1.0Pa时,薄膜的表面未观察到明显的孔洞、裂纹等缺陷,所制备的薄膜致密且稳定性较好.

氮气流量对复合离子镀TiAlN薄膜性能的影响

利用电弧离子镀和磁控溅射相结合的复合镀技术,在300 V偏压、不同氮气流量下制备了一系列TiAlN薄膜.利用XP-2台阶仪、XRD、SEM和纳米力学测试系统分别对薄膜的沉积速率、晶体结构、表面形貌、硬度和弹性模量等进行测试和分析.实验结果表明:随着氮气流量的增大,薄膜的表面质量逐渐提高,薄膜的硬度和弹性模量均随氮气流量的增大呈现出先增加后减小的变化趋势.

脉冲多弧离子源的研制

脉冲多弧离子源主要用来镀制类金刚石薄膜及金属、合金膜，研究了脉冲多弧离子源的引弧方法、放电的稳定性、离子源结构对镀膜均匀性的影响。在此基础上，研制了脉冲多弧离子源，利用该源镀制了类金刚石薄膜及镍铬铁合金渐变膜。经测试，膜层性能良好。

CO_(2)气体保护焊短路过渡电弧点焊对接薄板技术

:分析了CO2 气体保护焊短路过渡电弧点焊过程及特点 ,利用短路过渡电弧作用小的特点可进行薄板的点焊对接。点焊时 ,在短路之前使焊丝端部预先熔化 ,引弧后使焊丝熔化速度大于送丝速度 。

钛合金表面TiAlN膜层的制备

为了研究不同偏压对TiAlN薄膜性能的影响以及薄膜体系膜基硬度比随载荷的变化关系,采用多弧离子镀的方法在Ti6Al4V合金表面制备TiAlN薄膜,利用扫描电子显微镜、x-射线衍射仪、全自动显微硬度计等设备对膜层的微观组织结构和力学性能进行了测试.结果表明,TiAlN膜层由Ti2AlN(hcp)相组成.在恒定载荷条件下,体系的膜基硬度比随载荷的增加而减小.当载荷小于300 g时,偏压对膜基硬度比与载荷关系曲线呈不规则影响.载荷超过300 g以后,几乎没有影响.