H62Cu和QAl9-4Cu同基合金磁控电弧离子镀研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文H62／Cu和QAl9—4／Cu同基合金磁控电弧离子镀研究摘要同基合金电弧离子镀技术是最近几年开发的一种新型的表面沉积技术。前期工作主要是研究电弧在非磁控的条件下进行的沉积，在加磁控条件下尚未进行具体的探索与研究。为此，本课题研究了磁控条件下在纯铜表面施镀H62和QAl9-4的工艺、镀层化学成分及成分分布、镀层组织、镀层显微硬度分布及镀层与基体结合强度等，与前期非磁控条件下QAl9．4／Cu同基合金离子镀进行了对比分析。H62／Cu同基合金磁控电弧离子镀试验结果表明：在加磁控的条件下，镀层组织致密，镀层主要由三部分组成：过渡层(伪扩散层+真扩散层)

2、、细晶层和蘑菇状晶粒层。由于结合界面处存在反溅射混合和组成元素互扩散形成的过渡层，使得镀层和基体有很好的结合强度。在加磁控的条件下施镀的镀层与镀材的化学成分基本相同，但成分存在差异，这可能与工艺参数及工作条件有关。H62／Cu镀层存在多种铜锌化合物相，与整体铜合金镀材一致，弥散分布的化合物相使镀层得到强化。沉积速率与工艺参数有关，弧电流越大，试样与靶面距离的越短，沉积速率就越高。且弧电流对镀层晶粒大小有较大影响，弧电流较小时镀层晶粒较细，而弧电流较大时镀层的晶粒粗‘大。QAl9—4／Cu同基合金磁控电弧离子镀试验结果表明：在磁控与非磁控条件下，两种镀层都存在过渡层。沉积层的化学

3、成分及相结构与镀材基本一致。除固溶灿的a相外，两种条件下镀层中均含有A1Cu、A1Cu3、CuAl2等化合物相，其组织相当于焊接或铸态组织。在加磁场条件下由于增加了带电粒子的能量，使发射粒子在电磁场约束下运动，在磁场力的作用下加I太原理工大学硕士研究生学位论文速发射，加大了对试样表面的冲击力，从而提高了沉积速率，减少了过渡层的生长时间。磁控条件下的镀层显微硬度大于非磁控条件下的镀层显微硬度。由于磁控沉积粒子得到细化，有助于形成致密的镀层，增加了镀层和基体的结合强度。与离子渗金属改性层相比较，同基合金磁控离子镀层全部为有效改性层。与渗金属不同的是工件无需整体加热，只是工件表面受到

4、瞬间高温粒子流的作用使表面薄层温度较高，工件整体温度较低，从而工件畸变小。而且镀层的成分可通过调整镀材成分来控制。与异质合金离子镀相比，由于同基合金离子镀镀材与基材的基本元素(含量最高的)相同，镀材、基材有关物理性能参数差异较小，镀层厚度范围可较大地放宽。本课题的探索与研究将为以节能、节材、清洁著称的离子表面改性技术的发展注入薪的活力。关键词：同基合金，磁控，电弧离子镀，镀层太原理工大学硕士研究生学位论文SrIUDYONARCIONPLAnNGWITHMAGNETRONOFSAN【EBASICCOⅣ田ONENTFORBOTHDEPOSITEDLAYERANDTHESUBSTRA

5、TE(H62／CuandQAl9—4／Cu)ABSTRACTThetechnologyofthesamebasiccomponentforbothdepositedlayerandsubstratehasbeencreatedinrecentyears．Inpast,thistechnologywasstudiedunderthewithoutmagnetroncondition．Andnobodyhaseverstudieditintheconditionofmagnetron．So，ourworkistostudydepositingH62andQAl9—4onCuusin

6、gthetechnologyofthesamebasiccomponentforbothdeposkedlayerandsubstratewimmagnetron．Inthestudy,wediscussedtheplatingcompositionanddistribution，morphology,micro-hardnessandadherenceofplatinglayerwiththesubstrateofthesamebasiccomponentforbothdepositedlayerandsubstrateunderthemagnetroncondition．，

7、comparedwithQAl9-4／Cuinthewithoutmagnelxoncondition．Undertheconditionofmagnetron，theresultsofH62／Cutestshowedthatthelayeriscomposedofthreeparts：transitionlayer(fakeandrealdiffusionlayer)，finecrystallayerandmushroomcrystallayer．Theexcellentadherence