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非平衡度和闭合状态对磁控溅射离子镀过程的影响

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材料热处理学报 2009年第2期30卷 115-120页

作者：蒋百灵文晓斌栾亚丁小柯李显西安理工大学材料学院陕西西安710048

利用非平衡磁控溅射离子镀技术于不同磁控管非平衡度和磁场闭合状态下在单晶硅基体上制备出Cr镀层,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪分析了不同生长阶段Cr镀层的微观形貌、表面粗糙度和晶体择优生长趋势的变化。结果表明:磁控管非平衡... 详细信息

利用非平衡磁控溅射离子镀技术于不同磁控管非平衡度和磁场闭合状态下在单晶硅基体上制备出Cr镀层,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪分析了不同生长阶段Cr镀层的微观形貌、表面粗糙度和晶体择优生长趋势的变化。结果表明:磁控管非平衡和磁场闭合状态的改变显著影响着Cr镀层生长过程中的结晶取向、表面粗糙度和致密度。不同非平衡度下,Cr镀层组织为疏松的柱状晶体组织,镀层表面粗糙度随磁控管非衡度的增大而增大。随着磁场闭合程度的增加,Cr镀层组织由疏松的柱状晶体组织,向较致密的柱状晶体再向致密的无明显柱状晶体的组织转化,镀层晶体有沿低能量(110)晶面生长向高能量(200)晶面过渡择优生长的趋势。

关键词：磁控管非平衡度闭合状态磁控溅射离子镀粗糙度择优取向

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磁控溅射离子镀新型硬黑铬镀层的制备与性能

电镀与涂饰 2014年第12期33卷 503-505,543页

作者：刘海华王永宁吴昌郭新刚珠海罗西尼表业有限公司广东珠海519085

采用磁控溅射离子镀技术在316不锈钢上制备了一种新型硬黑铬镀层。研究了该硬黑铬镀层的外观、组成、硬度、耐蚀和耐磨性。结果表明,该新型硬黑铬镀层呈靓丽的枪黑色,镀层组成为Cr 73.62%、O 15.05%及C 11.33%,具有优良的耐蚀、耐磨性... 详细信息

采用磁控溅射离子镀技术在316不锈钢上制备了一种新型硬黑铬镀层。研究了该硬黑铬镀层的外观、组成、硬度、耐蚀和耐磨性。结果表明,该新型硬黑铬镀层呈靓丽的枪黑色,镀层组成为Cr 73.62%、O 15.05%及C 11.33%,具有优良的耐蚀、耐磨性及与基体良好的结合力,耐250°C的高温,表面硬度高达1 400 HV,是理想的装饰性镀层。

关键词：铬磁控溅射离子镀硬度耐蚀性耐磨性环保

磁控溅射离子镀TiN、TiAlN膜的制备及性能研究

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磁控溅射离子镀TiN、TiAlN膜的制备及性能研究

作者：蒙志林西华大学

学位级别：硕士

磁控溅射离子镀技术(MSIP)在薄膜沉积领域应用非常广泛,所制备的涂层具有质量好、薄膜-基体结合强度高、可设计性强等优点,改善了切削刀具、钻头等工具服役性能和寿命。TiAlN涂层作为一种新型涂层材料,具有比TiN更优良的特性,如高的硬... 详细信息

磁控溅射离子镀技术(MSIP)在薄膜沉积领域应用非常广泛,所制备的涂层具有质量好、薄膜-基体结合强度高、可设计性强等优点,改善了切削刀具、钻头等工具服役性能和寿命。TiAlN涂层作为一种新型涂层材料,具有比TiN更优良的特性,如高的硬度和抗氧化温度,良好的耐蚀性和耐磨性等。因此,TiAlN涂层具有极为广阔的应用开发前景。本文采用CH850型磁控溅射离子镀设备在YG6硬质合金表面制备了 TiN、TiAlN薄膜。利用XRD、SEM、EDS、体式显微镜、显微硬度仪和划痕仪分别对薄膜的相结构、表面与断口形貌、成分以及主要性能进行了测试分析。XRD分析表明:TiN膜层晶面以(111)择优取向,薄膜-基体界面处存在TiC相;TiAlN薄膜主要存在Ti3AlN、AlN相,结构为纤锌矿六方结构,Ti3AlN相沿(220)晶面择优取向并且其衍射峰向高角区偏移。靶电流和基体偏压是影响薄膜相结构与薄膜厚度的重要工艺参数。SEM、EDS分析表明:TiN薄膜随Ti靶功率和偏压的提高,膜层结晶能力增强、致密度提高、粗糙度降低。薄膜-基体界面结合牢固紧密,存在脱碳层,膜厚可达3.19μm。Ti靶功率决定N/Ti原子比值;TiAlN薄膜随Al靶功率的提高,晶粒从疏松的颗粒状结构转变为致密的条状结构,表面粗糙度降低,Al具有细化晶粒的作用,薄膜-基体界面明显且结合牢固紧密,膜层结构致密、均匀性较好,膜厚可达1.93μm。Al靶功率直接影响膜层中A1的含量,对N原子与金属原子的比例影响不大,其比例接近1:1。溅射功率影响薄膜的色泽,偏压影响薄膜的光泽。N/Ti原子比值是影响TiN颜色最主要的因素,TiAlN的颜色则随着A1靶功率的提高而变得更黑,随偏压的提高,光泽度呈现先升高后降低的趋势。显微硬度和结合力测试结果表明:TiN薄膜的显微硬度可达2417HV,薄膜-基体结合力可达60N。合适的偏压和沉积温度有助于改善其硬度,TiC相、合适的基体材料及脉冲叠加直流偏压技术提高了薄膜-基体结合力;TiAlN薄膜的显微硬度可达3145HV,薄膜-基体结合力可达85N。其显微硬度随偏压的升高而增大,随A1靶功率的升高先增大后减小,薄膜硬度的明显提升是由于Ti3AlN硬相的出现,而过多的AlN软相则会降低其硬度。过渡层TiN、Al靶功率以及基体偏压影响了薄膜-基体结合力。

关键词：磁控溅射离子镀 TiN TiAlN 硬质薄膜

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高速钢磁控溅射离子镀TiN涂层的性能研究

热加工工艺 2009年第16期38卷 104-106页

作者：张宁徐州工程学院信电学院江苏徐州221008 中国矿业大学化工学院江苏徐州221008

通过磁控溅射离子镀方法(MSIP)对高速钢W18Cr4V进行镀TiN膜,采用D/MAX-ⅢB型X射线衍射仪、膜厚测量仪、HV-1000显微维氏硬度计、LKDM-2000型摩擦磨损仪和S-3000N型扫描电子显微镜对经表面改性过的试样组织、膜厚、硬度和耐磨性进行研究... 详细信息

通过磁控溅射离子镀方法(MSIP)对高速钢W18Cr4V进行镀TiN膜,采用D/MAX-ⅢB型X射线衍射仪、膜厚测量仪、HV-1000显微维氏硬度计、LKDM-2000型摩擦磨损仪和S-3000N型扫描电子显微镜对经表面改性过的试样组织、膜厚、硬度和耐磨性进行研究,并对镀膜时间、氮分压和溅射电流等工艺参数对TiN涂层的组织、厚度、硬度和耐磨性的影响进行分析。确定了镀膜层综合性能最好的工艺方案。

关键词：磁控溅射离子镀高速钢W18Cr4V TiN

磁控溅射离子镀技术和铝镀膜的组织形貌、相组成及新相形成物理冶金过程的研究

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热加工工艺 1984年第5期 42-49页

作者：陈宝清朱英臣王斐杰王玉魁大连工学院薄膜研究室

一、前言众所周知,材料表面镀渗一层铝能提高耐蚀性;另外由于铝镀膜质软可塑性好,很适用于弹簧及有螺纹的零件。但是多年来始终末能找到理想的技术来实现。若采用电镀法很难进行;蒸镀法又因附着性不好而不能采用。可是采用离子镀技术后... 详细信息

一、前言众所周知,材料表面镀渗一层铝能提高耐蚀性;另外由于铝镀膜质软可塑性好,很适用于弹簧及有螺纹的零件。但是多年来始终末能找到理想的技术来实现。若采用电镀法很难进行;蒸镀法又因附着性不好而不能采用。可是采用离子镀技术后,由于它具有工艺温度低、沉积速度快、镀渗层组织致密、附着性及绕镀性好又无公害等优点,所以应用领域越来越广泛。

关键词：磁控溅射离子镀沉积速率极间距极距负偏压离子镀渗镀膜组织形貌物理冶金

磁控溅射离子镀Al膜组织结构的透射电镜研究

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理化检验-物理分册 1988年第4期24卷 11-14页

作者：万立骏陈宝清郭可信大连海运学院大连工学院中国科学院金属研究所

利用透射电子显微镜,采用横截面电镜样品,对Ni基体磁控溅射离子镀(MSIP)A1膜的组织结构进行了分析研究。观察到了球状、柱状、块状三层次镀Al膜的组织形态,并在Ni基体和镀A1膜交界处发现了一个Al—Ni合金系中迄今未见报道的未知相,由电... 详细信息

利用透射电子显微镜,采用横截面电镜样品,对Ni基体磁控溅射离子镀(MSIP)A1膜的组织结构进行了分析研究。观察到了球状、柱状、块状三层次镀Al膜的组织形态,并在Ni基体和镀A1膜交界处发现了一个Al—Ni合金系中迄今未见报道的未知相,由电子衍射和透射能谱(EDX)分析其为体心四方点阵,a=b=5.88A,c=4.80A,是一富Al相。依据观察结果和离子镀技术的特点,对磁控溅射离子镀Al膜的形成机理进行了探讨。

关键词：磁控溅射离子镀 Ni 柱状晶组织金相组织 Al 透射电镜结构

高速钢刀具磁控溅射离子镀TiN涂层的工艺与性能研究

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工具技术 2007年第5期41卷 34-36页

作者：张春红张宁徐州生物工程高等职业技术学校中国矿业大学

采用磁控溅射离子镀法(MSIP)对高速钢W18Cr4V进行了TiN镀膜试验,对镀膜后试样的各项性能进行了测试分析,并对溅射时间、氮分压、溅射电流等工艺参数对TiN膜层的显微组织、厚度、硬度和耐磨性的影响进行了研究,确定了可获得最佳涂层综合... 详细信息

采用磁控溅射离子镀法(MSIP)对高速钢W18Cr4V进行了TiN镀膜试验,对镀膜后试样的各项性能进行了测试分析,并对溅射时间、氮分压、溅射电流等工艺参数对TiN膜层的显微组织、厚度、硬度和耐磨性的影响进行了研究,确定了可获得最佳涂层综合性能的镀膜工艺参数。

关键词：磁控溅射离子镀高速钢 TiN 工艺参数涂层性能

镁合金表面磁控溅射离子镀碳膜工艺及性能研究

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镁合金表面磁控溅射离子镀碳膜工艺及性能研究

作者：毛艳上海交通大学

学位级别：硕士

Mg-Gd-Y-Zr系列稀土镁合金由于其优良的高温强度以及抗蠕变性能,得到了广泛的研究与应用。然而其较差的耐腐蚀和耐磨损性能极大地限制了发展,表面改性是改善稀土镁合金耐蚀耐磨性能最有效的方式之一。本文采用闭合场非平衡磁控溅射离子... 详细信息

Mg-Gd-Y-Zr系列稀土镁合金由于其优良的高温强度以及抗蠕变性能,得到了广泛的研究与应用。然而其较差的耐腐蚀和耐磨损性能极大地限制了发展,表面改性是改善稀土镁合金耐蚀耐磨性能最有效的方式之一。本文采用闭合场非平衡磁控溅射离子镀技术,在GW83镁合金表面制备碳膜来达到提高其耐蚀耐磨性能的目的。同时,对磁控溅射离子镀沉积碳膜的工艺进行了系统研究,主要分析了清理偏压、基体负偏压、靶电流、不同过渡层对碳膜的表面形貌、硬度及弹性模量、膜基结合强度、耐蚀性、耐磨性等的影响,并获得了最佳制备工艺。实验结果表明,镀膜前施加合适的清理偏压可以有效清理基体表面,从而减少薄膜缺陷,提高薄膜致密度。在镀膜过程中给基体施加负偏压,能增强离子对薄膜的轰击作用,使得薄膜致密度及与基体的结合强度提高,从而其耐蚀性得到提高;但过大的基体偏压会造成对基体过高的能量轰击,不利于薄膜致密度及耐蚀性的提高。合适的靶电流可以对薄膜形成适当的正离子轰击,且能保持合适的沉积速率,从而形成孔隙率低并与基体结合良好的膜层。本文中基体偏压为-40 V靶电流为3.5 A下制备的C/Al薄膜综合性能最佳,硬度及弹性模量分别为880.9 HV和68.8 GPa,在3.5 wt%NaCl溶液中的腐蚀电位为-1624mV,腐蚀电流密度为198μA cm-2。2 N,1800 s磨损环境下磨痕宽度为0.93 mm。相比于C/Al、C/Ti膜层,C/Cr膜层具有更高的硬度及耐磨性能,这是由于高硬度的Cr作为金属过渡层时可以有效提高基体承载能力。C/Al膜层具有更高的膜基结合强度及耐腐蚀性能,这是由于Al的物理性能(如硬度、弹性模量)与Mg最接近,Al易于沉积在镁合金上,同时Al与Mg电极电位接近,减小了电偶腐蚀的影响。将磁控溅射与化学镀相结合,制备了致密均匀,表面孔隙率极低的Ni+C复合膜层,其表面碳层为典型的类石墨结构。在复合膜层中,表面碳层与Ni层结合良好,在3.5 wt%NaCl溶液中的腐蚀电位由GW83镁合金的-1673 mV正移到-1372 mV,腐蚀电流密度由90μA cm-2降至11μA cm-2,显著提高了基体的耐腐蚀性能。此外Ni+C复合膜层在磨损测试时延长了基体镁合金的磨损寿命。这是由于较厚的Ni中间层的加入,不仅提高了膜层致密度,降低了孔隙率;而且起到了过渡各层硬度的作用,降低了膜层内应力,提高了膜层的承载能力,从而提高了复合膜层的耐蚀耐磨性能。

关键词：镁合金磁控溅射离子镀碳膜耐蚀性耐磨性

铝合金基板上磁控溅射离子镀氮化钛膜层的研究

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北京工业大学学报 1988年第3期 1-7页

作者：张建华翟乐恒田国勇北京工业大学金金材料及热处理教研室

对自行研制的一台磁控溅射离子镀实验裴置的放电特性进行了测试,并用该装置在硬铝（LY16）基板上进行了沉积氮化钛膜层的工艺试验,系统地研究了各工艺参数对膜层性能的影响。试验结果表明:在较低温度（120～140℃）条件下,用磁控溅射离... 详细信息

对自行研制的一台磁控溅射离子镀实验裴置的放电特性进行了测试,并用该装置在硬铝（LY16）基板上进行了沉积氮化钛膜层的工艺试验,系统地研究了各工艺参数对膜层性能的影响。试验结果表明:在较低温度（120～140℃）条件下,用磁控溅射离子镀工艺可以在铝合金基体上得到组织致密质量较好的膜层,其硬度值可以达到Hv2200kg/mm;,且仍能保持基体时效强化的强度。

关键词：铝合金磁控溅射离子镀氮化钛膜层