电弧离子镀沉积碳膜的结构和疏水性能

为了研究脉冲偏压对薄膜结构和疏水性能的影响,采用电弧离子镀技术在不锈钢和硅基底材料上沉积了纯碳薄膜,在保持直流偏压、频率和占空比等工艺参数稳定的情况下,在不同脉冲偏压下制备获得纯碳薄膜.分别利用X线衍射仪、X线光电子能谱、扫描电镜、摩擦磨损仪和接触角测量仪对薄膜样品的微观结构、表面形貌、摩擦系数和疏水性能进行测试.结果表明:沉积所得纯碳薄膜均呈非晶态,随着脉冲偏压的升高,纯碳薄膜表面形貌质量先变好再变坏;摩擦系数先变小后变大,但变化幅度不大;接触角先减小后增大.脉冲偏压为300 V时,样品表面形貌最平整,摩擦系数最小,为0.192;在脉冲偏压为500V时,纯碳薄膜样品的接触角平均值最大,为102.53°,疏水性能最好.     

偏压对电弧镀TiN薄膜结构和机械性能的影响

采用SA-6T电弧离子镀设备在抛光后的W18Cr4V高速钢表面沉积TiN薄膜,在其他参数不变的情况下,考察偏压对薄膜结构和机械性能的影响.通过扫描电镜观察了TiN薄膜的表面形貌,采用X射线衍射仪对结构进行物相分析,利用XP-2台阶仪测试了薄膜的厚度,并用纳米压痕仪和多功能表面测试仪分别对薄膜的硬度和膜基结合力进行测量.结果表明：随着负偏压的增加,具有面心立方结构的TiN薄膜沿（111）密排面的择优生长明显加强;薄膜厚度（沉积速率）呈现先增大后减小的趋势,在负偏压为100V时达到最大;薄膜综合力学性能在负偏压为200V时达到最佳.     

负偏压对电弧离子镀CrAlN涂层组织和性能的影响

采用电弧离子镀技术在高速钢基底上沉积CrAlN涂层.对CrAlN涂层的表面形貌、微观组织、显微硬度、结合强度、摩擦学性能进行了分析,研究了负偏压对CrAlN涂层组织和性能的影响.结果表明:在一定范围内随着负偏压的增加,涂层表面大颗粒数量逐渐减少,涂层变得更加致密;但过大的负偏压导致离子轰击作用过强,使涂层表面再次出现缺陷.当负偏压为 -200V时,涂层的晶粒尺寸最小,并具有良好的结晶度.涂层的显微硬度和结合强度均随负偏压的增加呈现出先增加后减小的趋势. 当负偏压为 -200V时,显微硬度达到最大值,为28.6GPa,同时具有最好的摩擦学性能.     

基底偏压对氮化硼薄膜场发射特性的影响

利用射频磁控溅射方法, 在n型（100）Si（0.008～0.02 Ω·m）基底上沉积了氮化 硼（BN）薄膜. 红外光谱分析表明, BN薄膜结构均为六角BN（h-BN）相. 在超高真空系统中 测量了BN薄膜的场发射特性, 发现BN薄膜的场发射特性与基底偏压关系很大, 阈值电场随基 底偏压的增加先增加后减小. 基底偏压为-140 V时BN薄膜样品场发射特性要好于其他样品, 阈值电场低于8 V/μm. F~N曲线表明, 在外加电场的作用下, 电子隧穿BN薄膜表面势垒发射 到真空.     

基体偏压对磁控溅射TiAlN薄膜性能的影响

采用中频孪生磁控溅射技术,以Q235碳钢为基体,通过调整薄膜沉积过程中基体负偏压大小,制备TiAlN薄膜.采用原子力显微镜(AFM)观察薄膜表面形貌,采用动电位极化试验研究薄膜的电化学腐蚀行为,用台阶仪和显微硬度计测量薄膜的厚度和硬度,用X-射线光电子能谱仪测试薄膜的组织成分.结果表明,TiAlN薄膜表面平整,粗糙度低.随偏压的增大,膜厚、显微硬度和耐腐蚀性都呈现也先增大,后减小的趋势.当负偏压增大到60 V时,薄膜的腐蚀电位和腐蚀电流密度分别为-256.2 mV和7.81×10-6A/cm2,抗腐蚀能力最强.X射线光电子能谱(XPS)检测结果表明,随负偏压幅的增大,Al/Ti原子比降低.     

沉积偏压对2024铝合金表面类金刚石薄膜结构及性能的影响

利用等离子体增强化学气相沉积技术,在2024铝合金表面制备类金刚石(DLC)薄膜,以改善铝合金表面机械性能。利用拉曼光谱及红外光谱,对不同沉积偏压下制备DLC薄膜的成分及结构进行表征;利用摩擦磨损试验机、纳米压痕仪及台阶仪等,分别对不同沉积偏压下制备DLC薄膜的耐磨性、硬度、弹性模量及薄膜厚度进行检测,并探讨了沉积偏压对薄膜结构及性能的影响规律及影响机制。研究表明:随着沉积偏压增大(1 800～2 600 V),薄膜厚度、硬度及弹性模量均先增大后减小。当沉积偏压为2 400 V时,DLC薄膜厚度最厚,硬度及弹性模量最高。当沉积偏压为2 600 V时,薄膜的H/(Ef)最高,并且摩擦系数从基体的0.492降低至0.095 8。     

基底偏压对磁控溅射沉积MoSi2薄膜结构及力学性能的影响

针对不同基底偏压下制备的MoSi_2薄膜呈现不同结构及性能的问题,采用直流磁控溅射工艺,在单晶硅表面制备了MoSi_2薄膜。采用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、原子力显微镜和纳米压痕仪等分析手段,探究了基底偏压对磁控溅射沉积MoSi_2薄膜形貌结构、生长特性、组织和性能的影响。研究结果表明:不同基底偏压制备的薄膜主要为六方相MoSi_2,且存在明显的(111)面择优取向。基底偏压和基底温度的协同作用,使薄膜的自退火效应更加明显。随着基底偏压的增加,薄膜的结晶效果显著提高,并出现四方相MoSi_2和Mo_5Si_3相。基底偏压的增加使薄膜的厚度、弹性模量及纳米硬度先上升后下降。当基底偏压为-100 V时,薄膜的厚度、弹性模量及纳米硬度达到最大值,分别为1 440 nm、192.5 GPa和10.56 GPa。     

衬底偏压对ZnO：Zr薄膜结构及光电性能的影响

以Zn：Zr（Zr片贴在金属Zn靶上面）为溅射靶材,利用直流反应磁控溅射法在Ar／O_2混合气氛中制备Zr掺杂ZnO（ZnO：Zr）薄膜．在制备ZnO：Zr薄膜时,衬底偏压在0～60V之间变化．研究结果表明,衬底偏压对薄膜的结构、光学及电学性能有很大影响．当衬底偏压从0增大到60V时,薄膜的平均光学透过率和平均折射率都单调增大,而薄膜的晶粒尺寸先增大后减小．ZnO：Zr薄膜电阻率的变化规律与晶粒尺寸相反．     

真空退火对ZnS与PbS混合薄膜结构和光学性质的影响

采用电子束蒸发的方法在石英基片上一次沉积厚度约为400nm的ZnS与PbS混合薄膜多个样品,随后将不同样品在3×10-3Pa的真空中分别以100～600℃退火1h.样品的成分、结晶性能、表面形貌和光学性质分别采用X射线能量色散谱、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜和分光光度计等进行检测.结果表明,制备态样品为非晶态,300℃真空退火的样品已开始结晶;当退火温度不低于500℃时,退火过程中,混合薄膜中的PbS大量挥发,退火后样品中的PbS含量明显减小.随着退火温度从100℃升高到600℃,样品的表面粗糙度和表面颗粒尺寸是先减小、后增大;光学透射率则呈现先升高后下降再升高的变化特性;退火后混合薄膜光学性质的变化与薄膜的成分、结晶性能和表面形貌的变化密切相关.     

负偏压对六方氮化硼薄膜沉积特性的影响

利用射频磁控溅射法在n型Si(100)衬底上沉积六方氮化硼薄膜(h-BN),采用AFM、Raman、XPS、FTIR等技术研究负偏压对所沉积薄膜生长模式、结构、表面粗糙度、薄膜取向、相变等特性的影响。结果表明,当负偏压为0V时,沉积所得h-BN薄膜表面粗糙度较低、结晶性良好、c轴垂直于衬底且以层状模式生长;随着负偏压的增加,薄膜由层状模式生长转变为岛状模式生长,表面粗糙度增加,且h-BN经亚稳相E-BN和wBN向c-BN转变,使得BN薄膜相系统更加混乱,不利于高质量层状h-BN薄膜的获取。     

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.     

基体温度对磁控溅射TiN薄膜结构与力学性能的影响

采用直流反应磁控溅射方法在304不锈钢表面沉积TiN薄膜.利用场发射扫描电镜、X射线衍射仪和纳米压痕仪研究基体温度对TiN薄膜结构与性能的影响.结果表明:TiN薄膜为柱状结构,表面平整、致密.薄膜为面心立方结构(fcc)TiN并存在择优取向,室温和150℃时薄膜为(111)晶面择优取向,300和450℃时薄膜为(200)晶面择优取向;室温时薄膜厚度仅为0.63μm,加温到150℃后膜厚增加到1μm左右,但继续加温对膜厚影响不明显;平均晶粒尺寸随着基体温度的升高略有上升;薄膜的硬度、弹性模量和韧性(H3/E*2)随基体温度的升高而增加,最值分别达到25.4,289.4和0.1744GPa.     

离子注入对Cr4Mo4V轴承钢摩擦学性能的影响

在Cr4Mo4V轴承钢表面等离子体浸没注入(PIII)了氮离子(N+)、类金刚石(DLC)、碳化钛(TiC),测量了处理前后试样表面的显微硬度,在干摩擦条件下进行了与Si3N4陶瓷球对磨的摩擦学实验,通过光学显微镜观察了磨损表面形貌,分析了磨损机理。结果表明:离子注入后显微硬度明显增大,注入TiC的试样增幅最大,达到54.7%;注入TiC的试样摩擦系数下降到约0.2,最小磨痕宽度减小了50%;未处理和注入N+试样的磨损机理主要以粘着磨损为主,但注入N+试样磨损程度有所减轻;注入DLC和TiC的试样主要磨损机理以疲劳磨损为主;离子注入TiC表面改性的表面综合性能最好,其次为注入DLC、注入N+。     

沉积条件对MOS2/Ti复合膜性能的影响

MoS2/Ti复合膜由直流磁控溅射方法制备,膜中Ti的原子分数x(Ti)和硬度Hv随着Ti靶溅射电流I(Ti)的增加而增加.FE-SEM(场发射扫描电子显微镜)对膜表面形貌观察发现,MoS2/Ti复合膜是由尺寸为几十到几百nm的颗粒组成,膜的致密性和膜中x(Ti)有关,x(Ti)越高,膜的致密性越好,从而膜的Hv也就越高.偏压Ub是影响膜性能的重要因素,随着Ub的增加,膜的Hv也增加,当Ub=-100 V时,膜的Hv达到峰值;进一步增加Ub,膜的Hv则下降.     

氮化钛薄膜的制备及其机械性能的研究

氮化钛（TiN）薄膜独特的性能不仅在机械工业和商品的表面装饰行业上有着广泛的应用,而且在临床制品及人工器官领域也展示了潜在的应用前景.研究利用大功率偏压电源的多弧离子镀技术,采用工具镀工艺,在Ti-6Al-4V合金材料表面制备了TiN薄膜.用X射线光电子能谱检测证明了所制备的薄膜确为TiN.机械性能测试表明具有TiN涂层样品的显微硬度大大高于Ti合金基材,同时耐磨性能也明显得到改善.     

磁控溅射沉积TiN薄膜工艺优化

磁控溅射TiN薄膜的力学和腐蚀性能与薄膜的结构密切相关,而其结构又取决于薄膜的制备工艺.采用正交实验方法对影响TiN薄膜结构和性能的重要参数如电流、负偏压、氮流量和基体温度等进行优化,以期获得更优的制备工艺条件.实验结果显示,其对TiN薄膜纳米硬度影响由大到小的次序为：基体温度＞负偏压＞电流＞氮流量;对膜/基结合力的影响由大到小的顺序为：基体温度＞氮流量＞电流＞负偏压.综合考虑TiN薄膜的纳米硬度和膜/基结合力,获得的最优方案为：基体温度300℃,电流0.2A,负偏压-85 V,标准状态下氮流量4 mL/min.     

Si含量对TiAlSiN纳米复合涂层的微观结构和力学性能的影响

采用不同Si含量的TiAlSi复合靶,在Si基底片上用射频磁控溅射工艺沉积了TiAlSiN纳米复合涂层,采用X射线衍射仪（XRD）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）和纳米压痕技术研究了Si含量对TiAlSiN涂层的微观结构和力学性能的影响.结果表明：TiAlSiN涂层内部形成了Si₃N₄界面相包裹TiAlN纳米等轴晶粒的纳米复合结构.随着Si含量的增加,TiAlSiN涂层的结晶程度先增加后降低,涂层内部的晶粒尺寸先减小后趋于平稳,涂层的力学性能先升高后降低.当Si与TiAl原子比为3：22时获得的最高硬度和弹性模量分别为37.1 GPa和357.3 GPa.