卢春灿
,
聂朝胤
,
潘婧
,
贾晓芳
,
谢红梅
,
杨娟
材料导报
采用阳极线性离子源辅助磁控溅射技术,通过改变氮气流量以及离子源功率,在低温(150℃)条件下以不锈钢为基体制备了氮化钛薄膜.采用X射线衍射技术、显微硬度计、球盘式摩擦磨损仪、压痕法研究了薄膜的结构、硬度、耐磨性和结合强度,结果表明,采用阳极线性离子源辅助磁控溅射法在150℃低温条件下能制备出具有良好特性的金黄色的氮化钛薄膜.当氮气流量为20sccm、离子源功率为300W时,制备的薄膜硬度达到2039HV,且薄膜的耐磨性与结合强度最佳.离子的轰击作用使薄膜的力学性能得到了较大改善.
关键词:
阳极线性离子源
,
磁控溅射
,
低温
,
氮化钛
,
结合强度
张碧云
,
曲燕青
,
谢红梅
,
聂朝胤
表面技术
doi:10.3969/j.issn.1001-3660.2007.03.024
简要介绍了类金刚石膜的结构,综述了类金刚石膜的传统制备方法以及其制备方法的基本原理和优缺点,同时介绍了几种近年发展起来的新兴制备方法,与传统制备方法相比,它更能提高膜的沉积速率和质量.总结了类金刚石膜在机械、电子、光学、医学、航空等领域的应用状况.同时指出,随着DLC技术上的成熟,其必将在更多领域发挥越来越大的作用.
关键词:
类金刚石
,
薄膜
,
制备
,
应用
,
沉积技术
聂朝胤
,
谢红梅
,
杨娟
,
陈志谦
材料热处理学报
利用非平衡磁控溅射技术在镜面抛光的SCM415渗碳淬火钢基片上沉积了无掺杂类金刚石(DIE)薄膜和不同含量Ti掺杂类金刚石(Ti-DIE)薄膜.利用AFM、SEM、TEM对薄膜的微观结构与形貌进行了观察,利用纳米硬度计、摩擦磨损试验仪及纳米划痕仪测试了薄膜的显微硬度、摩擦系数及薄基结合强度.结果表明:随着Ti的掺杂,薄膜硬度先迅速降低,然后保持不变,在Ti含量为25at%时薄膜硬度出现回升,膜基结合强度随Ti的掺杂呈单调增强趋势.与无掺杂类金刚石薄膜相比,掺杂Ti后薄膜表面微观凸凹增多,摩擦系数增大.对于Ti-DIE薄膜来说,随着Ti掺杂量的增加,摩擦系数出现减小的趋势.其原因在于Ti掺杂量的增加使Ti-DLC薄膜变得更加致密,同时Ti的掺杂还有利于弥补基体表面的凸凹缺陷,使薄膜变得更平滑.
关键词:
非平衡磁控溅射
,
Ti掺杂类金刚石薄膜
,
表面微观形貌
,
摩擦系数
张碧云
,
聂朝胤
,
谢红梅
,
杨娟
材料导报
采用电弧离子镀技术在不锈钢基片上沉积了TiN薄膜,利用显微硬度计测量了薄膜的表面硬度.采用球-盘式摩擦磨损实验机对比研究了基片和薄膜在与GCr15配副的情况下,二者在空气中干磨擦状态下的摩擦磨损性能;利用扫描电镜(SEM)、能量衍射谱仪(EDS)和表面粗糙度台阶轮廓仪对薄膜的磨损区域进行了微观分析.实验结果表明,随着法向载荷和往复速率的增大,薄膜和基体的摩擦系数都减小,但薄膜的摩擦系数始终小于基体的摩擦系数.不锈钢基体与GCr15配副时,基体磨损较大,此时的磨损机制是犁削磨损和磨料磨损;而TiN薄膜与GCr15配副时,薄膜不仅无磨损,而且其表面将形成一层具有润滑作用的移着膜,此时的磨损机制主要是磨料磨损,因此在不锈钢基体上沉积TiN薄膜有利于提高基体的耐磨性.
关键词:
电弧离子镀
,
氮化钛薄膜
,
对偶件
,
摩擦系数
,
摩擦学性能
谢红梅
,
张碧云
,
卢春灿
,
聂朝胤
表面技术
doi:10.3969/j.issn.1001-3660.2008.03.004
多弧离子镀TiN薄膜具有广泛的应用.采用多弧离子镀技术在不锈钢衬底表面沉积了TiN薄膜.用显微硬度计测试了TiN薄膜的硬度,用往复球-盘式摩擦磨损试验机评价了在GCr15和Si3N4两种不同配副件及空气中干摩擦条件下TiN薄膜的摩擦学性能,用表面轮廓仪测试了磨痕处的磨痕轮廓,用配有能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)观察和测试了磨痕形貌和磨痕处主要化学元素组成,用金相显微镜观察了配副件磨损表面形貌.结果表明:在不同配副件条件下,TiN薄膜的摩擦因数随速度和载荷的增加均出现了降低的趋势.而在相同速度和载荷下,以GCr15为配副件时TiN薄膜的摩擦因数小于以Si3N4为配副件时的摩擦因数.以Si3N4为配副件时TiN薄膜主要表现为磨粒磨损.以GCr15为配副件时TiN薄膜几乎没有磨损,而配副件GCr15主要表现为磨粒与粘着磨损.
关键词:
配副件
,
TiN薄膜
,
摩擦学特性
杨娟
,
聂朝胤
,
陈志谦
,
谢红梅
,
文晓霞
,
卢春灿
表面技术
doi:10.3969/j.issn.1001-3660.2008.03.009
采用电弧离子镀技术在不锈钢基体表面制备了CrNx薄膜,并采用场发射扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪、球-盘式摩擦磨损试验机等手段对在不同偏压下沉积的CrNx薄膜的表面形貌、相结构、显微硬度和摩擦学性能进行考察.结果表明:随着偏压的增加, CrNx薄膜沉积率下降,厚度降低,CrNx薄膜表面颗粒逐渐变少,表面粗糙度降低,结晶度增大,晶粒尺寸增加;CrNx薄膜由Cr2N相和CrN相组成,薄膜的择优取向发生较大变化.当偏压为-100V时,CrNx薄膜的表面结构最致密,硬度最高,抗磨损性能最强.
关键词:
CrNx薄膜
,
表面形貌
,
相结构
,
显微硬度
,
耐磨性
,
电弧离子镀
,
不锈钢
,
偏压
聂朝胤
,
张碧云
,
谢红梅
金属学报
本研究采用非平衡磁控溅射沉积技术在Si(111)单晶硅片和镜面抛光的渗碳淬火SCM415基片上沉积了无氢高纯类金刚石(DLC)薄膜和无氢Ti添加类金刚石(Ti-DLC)薄膜。高纯DLC采用高纯石墨靶溅射沉积，Ti-DLC采用高纯Ti靶和高纯石墨靶同时溅射沉积而成，通过调节Ti靶的溅射功率获得了含Ti量分别为1.9at.% 、2.14at. %、3at.% 、10.5at.% 、14at.%、25at.% 、34at.%的Ti-DLC薄膜。利用拉曼分光光谱仪(Raman)、X射线光电子能谱仪(XPS) 、X射线衍射仪(XRD)及原子力显微镜(AFM)分析研究了Ti-DLC的组织结构及表面形貌。研究发现，利用非平衡磁控溅射得到的Ti-DLC薄膜，仍具有类金刚石薄膜的sp2、sp3结构，但Ti的加入促进了sp3键向sp2键的转变。添加的Ti以TiC微晶的形式存在于非晶态的DLC中。与Ti添加DLC相比无添加高纯DLC具有更加平滑光洁的表面，但是对于本身就具有一定表面粗躁度的基体来说，Ti的添加有利于弥补基体表面的凸凹缺陷，使DLC表面变得更平滑。
关键词:
非平衡磁控溅射
,
titanium-doped diamond-like carbon
,
morphology
聂朝胤
,
张碧云
,
谢红梅
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2007.11.016
采用非平衡磁控溅射沉积技术在SCM415渗碳淬火钢基片上沉积了无氢Ti掺杂类金刚石(Ti-DLC)薄膜和无氢高纯类金刚石(DLC)薄膜,通过调节Ti靶的溅射功率使获得的Ti-DLC薄膜Ti含量(原子分数)为1.9%-34%.利用Raman分光光谱仪、XPS,XRD、显微硬度计及纳米划痕仪分析研究了Ti-DLC的组织结构、显微硬度及薄膜附着力.结果表明,利用非平衡磁控溅射得到的Ti-DLC薄膜,在Ti含量小于25%时,Ti-DLC薄膜仍具有类金刚石薄膜的sp2,sp3结构,但Ti的掺杂促进了sp3键向sp2键的转变.掺杂的Ti以TiC纳米晶的形式存在于非晶态的DLC中.掺杂Ti后薄膜的硬度明显降低,而薄膜附着力明显改善;但是当Ti含量超过3%后,薄膜附着力无明显变化,硬度逐渐回升.
关键词:
非平衡磁控溅射
,
Ti掺杂类金刚石薄膜
,
微观结构
,
显微硬度
,
附着力
