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.     

阴极弧电流对TiN及(TiTa)N薄膜结构和性能影响

利用电弧离子镀技术在高速钢基体上制备了TiN和（TiTa)N薄膜，采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）对薄膜的微观组织结构进行了系统分析，研究结果显示：随着阴极弧电流的增加，沉积温度线性上升，薄膜由（111）织构向无择优取向转化，阴极弧电流对TiN薄膜的显微硬度影响较大，而对（TiTa）N薄膜的显微硬度无显著影响，此外，讨论了阴极弧电流对TiN和（TiTa)N薄膜的微观组织和性能的影响机制。     

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,采用工业镀工艺,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。     

不同镀膜温度下离子镀TiN与Cr/Cu接触界面形成与表面特性

使用多弧离子镀在铜基镀Cr的衬底上制备TiN薄膜，借助表面分析技术研究了不同温度下离子镀TiN与Cr/Cu接触的界面与表面性质。通过SEM、TEM观测表面形貌，微结构随温度变化；用AES和XPS测量接触界面成分随温度的变化。结果表明，在90℃下，表面TiN薄膜欠均匀，界面较清晰可辨；随着温度的升高，表面微结晶性能有所改善，在170℃时可见局部球聚隆起，出现粗细不同的类枝状结晶结构，此时TiN与Cr/Cu界面层增厚，形成较为稳定的Tr-Cr金属间化合物。TiN薄膜在金属衬底上的生长行为与衬底表面的原子结构、晶向，以及TiN与金属间的电荷转移和键合状况有关，适当的衬底温度（120℃）可以改变TiN形貌，改善其机械性能。     

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。     

多弧离子镀制备TiN／AlN纳米多层膜及其超硬效应

采用多弧离子镀技术在高速钢表面制备TiN/AlN纳米多层膜,并对 TiN/AlN纳米多层膜的表面形貌、调制机构进行表征.通过对薄膜显微硬度的测试发现,纳米多层膜的显微硬度明显高于TiN 或AlN单层薄膜的显微硬度,具有明显的超硬效应.对比试验表明,TiN/AlN纳米多层膜涂层刀具比TiN 涂层刀具具有更长的使用寿命.     

多弧离子镀制备TiN涂层的高温氧化行为分析

利用多弧离子镀技术沉积TiN涂层,并在空气中对该涂层进行了500~680℃范围内的氧化实验.通过SEM与XRD技术分析了实验制备的TiN涂层及其氧化产物的结构形貌,结果表明:多弧离子镀技术所沉积的TiN涂层表面较为粗糙,存在大量颗粒与凹坑;TiN涂层在空气中的氧化产物为TiO2,550℃时存在较轻程度的氧化行为,随着温度的升高,氧化作用加剧,在温度为650℃时TiN涂层氧化程度加深,但剥落并不明显,当温度超过650℃达到680℃,TiN涂层完全氧化,部分区域因为应力作用而发生严重剥落.     

多弧离子镀沉积TiN-Cu复合膜

利用多弧离子镀的方法,分别在不同弧电流和沉积时间下,在不锈钢基体上沉积TiN-Cu复合膜;对薄膜表面形貌、截面形貌、相组成和硬度进行表征.结果表明,复合膜中的Cu含量、沉积条件对薄膜微观结构和硬度有重要的影响.金属Cu的加入,阻止了TiN柱状晶的生长,改变了纯TiN薄膜的择优取向.当沉积时间为2h,脉冲负偏压为200V时,Cu含量为12.96at%,复合膜硬度达到最大值为2976HV.     

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.     

多弧离子镀TiAlN涂层熔滴工艺参数的影响

综合介绍了多弧离子镀TiAlN涂层熔滴颗粒产生的原因,探讨了N2分压和脉冲偏压对熔滴形成的影响.结果表明,TiAlN涂层中的熔滴颗粒密度和直径随N2分压和脉冲偏压峰值的提高而减小.     

40Cr表面TiAlN/TiN复合镀层的滑动摩擦试验分析

采用多弧离子镀工艺在40Cr表面制备了TiAlN/TiN复合镀膜,利用UMT-2摩擦磨损实验机考察了TiAlN/TiN膜层的承载能力和摩擦学性能,通过扫描电子显微镜观察了磨损试件的表面形貌,应用X射线能谱仪分析了磨痕中心区元素及其含量,通过40Cr基体和TiAlN/TiN膜在摩擦系数和磨损量方面的比较来评价TiAlN/TiN复合膜层的摩擦学性能。结果表明:TiAlN/TiN涂层与基体间的结合力是影响涂层承载能力的主要因素之一,TiAlN/TiN复合镀层的摩擦学性能优于40Cr基体,TiAlN/TiN复合镀层的减摩、耐磨性能优越,并能成功地抵抗磨粒磨损和粘着磨损。     

多弧离子镀技术及其应用

多弧离子镀技术是离子镀技术的一种改进方法,它是把弧光放电作为金属蒸发源的表面涂层技术．由于多弧离子镀技术具有镀膜速度高,膜层的致密度大,膜的附着力好等特点,使多弧离子镀镀层在工具、模具的超硬镀膜、装饰镀膜等领域的应用越来越广泛,并将占据越来越重要的地位．介绍了多弧离子镀技术的原理、特点,并在总结和归纳了以往大量实验研究及国内外文献的基础上,分析了多弧离子镀技术的工艺发展及其在各个领域的应用,为今后多弧离子镀技术的研究与应用提供了有利借鉴．     

非晶碳氮薄膜的X射线光电子能谱研究

采用空心阴极等离子体化学气相沉积法,在甲烷一氨气、氢气混合气体体系下,制备出了非晶碳氮薄膜。利用原子力显微镜（AFM）及X射线光电子能谱（XPS）对薄膜的表面形貌、成分及微观结构进行了测试和表征。结果表明,薄膜的表面光滑、致密,均方根粗糙度小于0．5nm;薄膜中的氮含量随NH3（H2）流速的增加呈现降低的趋势,sp^2C—N及sp^3C—N键含量均随氮含量的增加而增加。     

中空银纳米球的制备及其性能研究

新型的金属纳米粒子因为独特的由表面等离子体共振诱导(SPR)的光学性质和很多的潜在应用而受到社会广泛的关注。在具有SPR效应的贵金属纳米粒子中,中空纳米结构有一个很高的散射系数,其共振频率通过改变中空核的尺寸和壳的厚度可以很容易地被控制。本论文中拟采用电化学方法结合电偶置换法在高定向热解石墨(HOPG)及金膜表面制备不同尺寸具有中空结构的银纳米阵列,研究了中空银纳米阵列的局域表面等离子效应(L-SPR),为其在SPR定性和定量研究中的应用提供理论指导。     

高速钢表面涂层的工艺与性能

运用空心阴极离子镀设备在高速钢表面以不同的工艺沉积了(Ti,Al)N涂层,并对该涂层的硬度、结合力、耐磨性、抗氧化性以及切削寿命进行了试验,获得了本试验条件下最佳工艺参数。     

PEO修饰中空SiO2纳米颗粒的制备及生长机理研究

采用基于PluronicF127胶束的软模板法,在中性、室温和无催化剂的温和环境下,制备得到中空SiO2纳米颗粒.利用透射电子显微镜(TEM)、动态光散射粒度分布测定仪(DLS)和傅里叶转换红外光谱仪(FT-IR)对所制备的中空SiO2纳米颗粒的形貌、粒径和官能团进行分析.结果表明:SiO2壳层成功在F127胶束疏水-亲水界面处形成,PEO在中空SiO2纳米颗粒表面可自由伸展,纳米颗粒的尺寸随F127浓度增加而减小,但分散性随F127浓度增加而增强.F127质量为15mg、四甲氧基硅烷为46μL时制备的中空SiO2纳米颗粒的平均粒径和内径分别为20nm和9.6nm,且具有更好的水溶性和单分散性.通过对样品的TEM照片统计分析发现,中空SiO2纳米颗粒的外径、内径和SiO2壳层厚度与F127浓度密切相关.     

硫化氢间接电解制氢电极材料性能研究

研究了硫化氢间接电解制氢过程中电极材料的性能，考察了不同阴极材料上镀铂厚度、镀铂方式对电极电化学性能的影响，并对阳极材料进行了筛选。实验结果表明，石墨可以作为电解反应器的阳极材料；阴极材料选择石墨载体上离子溅射镀铂，铂层厚度为0．01μm时具有较好的综合性能，但考虑电解反应器的能耗及镀铂成本，阴极可采用无镀层的石墨材料。     

介孔氧化铝空心球的制备及表征

以掺氮碳球为硬模板,F127为软模板,廉价的Al(NO3)3·9H2O为铝源,成功制备出具有介孔结构的氧化铝空心球。通过SEM,N2吸附-脱附,XRD,FT-IR表征显示,其粒径大小均一,均在500nm左右;壳层具有蠕虫状的介孔结构,且主要为无定型结构的氧化铝;介孔孔径为17nm,比表面积为153m2/g,孔容为0.67cm3/g。详细讨论了介孔氧化铝空心球的形成机理。     

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.     

改进型宽束冷阴极离子源配套电源研制

离子束辅助镀膜沉积过程中,绝缘薄膜上的电荷积累效应严重影响了薄膜质量,通过对宽束冷阴极离子源的改进,引出极采用交变电压分时引出电子和离子,以消除薄膜表面的电荷积累现象。引出极电源由两个直流电源模块、4只IGBT组成的全桥逆变模块和主控制器组成,通过电压幅值可调的直流模块向全桥逆变模块提供电压,调整全桥逆变模块触发脉冲的宽度,即可生成电压幅值和占空比可调的交变方波电压,实验验证在离子源引出极加交变方波电压可使离子和电子在薄膜表面达到很好的中和效果。