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《PIIID技术制备Ti-DLC和W-DLC纳米多层薄膜》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、全国荷电粒子源、粒子束学术会议论文集!∀##∃技术制备丁%&∋()和∗&∋()纳米多层薄膜,,王,,解志文王浪平小峰黄磊闰久春,哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室哈尔滨+,+−∀∃/0∀2钢表面制备了摘要本研究采用等离子体浸没离子注入与沉积.!∀技术在)13#∋(4和56(4纳米多层薄膜,膜层的总厚度约为+7,,其:。对制备的纳米多层卿调制周期从,∀89增加到9;<、、、、。膜进行了扫描电镜.=>/?射线衍射.?≅∃/显微硬度摩擦磨损划痕测试<=>测试结果−、。表明纳米多层膜具有完整清晰的调制层结构?≅∃测试结果表明所制备的纳米多层膜均为非晶。−,
2、,态薄膜显微硬度测试结果表明所制备的薄膜的显微硬度均得到提高和基体相比3沁()和。∗&∃−()纳米多层薄膜的显微硬度提高幅度分别最高达+Α和,ΒΑ划痕试验表明不同调制周期薄膜,,。的破裂方式明显不同硬度较低的膜层具有相对较好的断裂韧性和基体具有较好的结合强度−,摩擦磨损实验结果表明3%心()和∗心()纳米多层薄膜分别在小调制周期时摩擦磨损性能较好,其摩擦系数在磨擦转后保持稳定而制备的∃()单层薄膜在摩擦转后摩擦系数就逐渐上,,−∃()/升从综合性能看纳米多层薄膜保持了类金刚石.薄膜低摩擦系数的特性具有良好的承一。载能力以及膜基结合特性一ΧΧΧ关键词等离子体浸没
3、离子注入与沉积膜基结合力表面改性纳米多层薄膜+7引言,,,类金刚石薄膜口()/具有高的硬度低的摩擦系数良好的光学透过性和生物兼容性已经应,、、,用在很多领域如抗磨损涂层光学保护膜计算机磁盘的保护膜等在工模具表面改性和微电子。,,机械系统.>=>Δ/中的应用更显突出Ε+一Φ然而在对∃()膜的研究和使用过程中人们发现目前一,,。−.∀/膜./膜与基材的有个主要问题基结合力强度低内应力大使其产生皱摺而发生剥落,,,,Γ性能差异如果在一个较软的基材上制备∃()膜由于基材承载能力有限在载荷的作用下膜。,一,基变形不同步而造成剥落的行为【小,』近几年来为改善∃()薄膜的膜基结合力发
4、展了梯度复合,,、多层膜技术通过一层或多层的中间层作用于∃()膜和基体之间以改善它们的适应性缓解化学键,一,,,热膨胀系数等性能的差别改善膜基结合力3%以及其碳化物是最广泛的过渡层材料此外)1,一,一。和5也被应用于中间过渡层并且显著的改善膜基性能的差异提高了膜基结合强度【:ΓΗ』、,、纳米多层薄膜由于具有超硬超模效应以及良好的断裂韧性而近年来备受关注对于Ιϑ两种,,,材料形成的纳米多层膜相邻两层的厚度之和称为调制周期而它们的厚度之比称为调制比各调、,,制层的晶体结构可以是各种类型的单晶多晶或非晶因而将形成极为复杂的界面结构层间的界,,,,面可以防止柱状晶和粗大晶粒的生长细
5、化晶粒提高塑性变形能力对位错滑移具有阻碍作用抑制,。,裂纹的形成和扩展提高了膜层的强度和抗冲击能力Ε卜川因此本研究希望通过纳米多层薄膜结构,来提高膜,一。层的承载能力改善膜基结合强度7实验材料及方法,。、、、,本试验采用0Κ1∀2钢其成分见表∀将试验样品先后用:ΛΒΛ,Λ+Λ金相砂纸研磨。,,用粒度为7,的4几2抛光至镜面在丙酮溶液中进行超声清洗两次每次+分钟试件取出后脚,。用无水酒精清洗然后烘干表+0)1∀2钢的化学成分.5Μ7Α/全国荷电粒子源、粒子束学术会议论文集),+>9)1
6、2切2,本研究实验是在哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室自行研制的多功能等离子体浸,,、、没离子注入装置上进行的其结构简图如图+所示3%∗和)元素分别由以钦钨和纯石墨作为,,,阴极的脉冲阴极弧金属等离子体源产生的靶台距离磁导管出口约4;当金属源电弧脉冲开始后,,金属等离子体在引出磁场的作用下以一定的初速度流向靶台当靶台上加上连续的负脉冲高压时,,,Χ离子被注入到样品中当靶台上未加连续的负脉冲高压时离子沉积到样品表面通过旋转的靶台,。可以不用开真空室实现金属薄膜和类金刚石薄膜的交替增强沉积射频源高压电湃图+全方位离子注入与沉积装置的结构示意图离,,子注入与
7、沉积需要在真空下进行本实验设备以机械泵和分子泵依次对主真空室抽气直到7本底真空为,Ν+一2!Ο。所有样品在注入与沉积之前均须进行Ι1Π溅射清洗,以除去试样表面可能,。,存在的吸附气体和氧化膜有利于提高薄膜与基体的结合力薄膜的制备参数如表表2为纳米,,。−多层薄膜的制备方案调制周期分为,∀89到:9∀六个周期调之比为+∀表薄膜的制备参数编号)∀))2膜层名称3%∗∃()脉冲高压.ΘΡ/,工作压力.!Ο/72727:主弧脉宽.娜/22+频率.ΣΤ/,,+注入脉
