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HiPIMS制备高性能TiCN涂层
2024年
通过HiPIMS技术制备高硬度低摩擦系数的TiCN涂层,极大地提升了丝锥涂层的使用寿命。通过试验验证不同C含量对涂层硬度和摩擦系数以及刀具寿命的影响。
陈亚奋王晓琴惠瑜
关键词:HIPIMS微观结构力学性能丝锥
偏压对HiPIMS制备TiAlSiN涂层结构与性能的影响
2024年
为了探究偏压对高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)制备TiAlSiN涂层的成分结构、力学性能与摩擦学性能的影响与机制,利用HiPIMS技术,通过调控基体偏压(0~-200 V)在YG8硬质合金与N型单晶(111)Si上沉积TiAlSiN涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)、X射线光电子能谱仪(XPS)、超景深显微镜、白光干涉仪、纳米压痕仪、划痕仪、往复式摩擦磨损试验机对TiAlSiN涂层进行微观结构、组成表征与性能测试。结果表明:HiPIMS放电行为方面,偏压的升高会使HiPIMS起辉电压提高,但对平台阶段放电电压与放电电流影响并不明显;在不同偏压条件下所制备的TiAlSiN涂层中元素组成相对含量变化较小;随着偏压的升高TiAlSiN涂层由hcp-(Ti,Al)N+fcc-(Ti,Al)N转变为fcc-(Ti,Al)N;随着偏压的升高会使涂层截面结构从疏松的柱状晶结构转变为无明显缺陷的致密堆积结构,表面结节状缺陷消失,且晶粒尺寸逐渐降低;力学性能方面,随着偏压的升高,TiAlSiN涂层的硬度与结合力均呈现上升趋势,涂层在-200 V时达到最佳性能,其中硬度达到最大的26.19 GPa,H/E^(*)达到最大的0.0995,结合力在达到最大的19.63 N时,涂层磨损率最小,为9×10^(-15)m^(3)/(N·m)。综上可知,利用HiPIMS技术,通过改变基体偏压能实现涂层微观结构与性能的调控,提高涂层韧性的同时,还能显著提升涂层的结合力与摩擦学性能。
杜建融陶冠羽陈辉易娟万洪刘书洋张钰
关键词:微观结构力学性能
退火温度对HiPIMS沉积铂热电阻薄膜TCR系数的影响
2024年
传统直流磁控溅射(DC Magnetron Sputtering,DCMS)沉积金属薄膜时离化率较低,随着薄膜科学技术以及市场对薄膜材料质量的需求提高,对材料沉积时的离化率要求也更加高。高功率脉冲磁控溅射(High Power Impulse Magnetron Sputtering,HiPIMS)是一项能在沉积时提供高电离率的技术。文章采用HiPIMS技术制备铂薄膜,并比较了HiPIMS不同脉宽和DCMS技术下沉积的铂薄膜的微观结构以及电学性能,然后在不同温度下退火处理进行比较分析。使用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)、X射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)和油浴测试对铂薄膜的表截面形貌、晶体生长取向和电阻温度系数(Temperature Coefficient of Resistance,TCR)进行表征与测试。通过HiPIMS方法制备的铂薄膜退火后薄膜更加均匀、致密,缺陷更少,并且将150μs脉宽下HiPIMS沉积的铂薄膜进行1150℃的退火后,测得的TCR最大,TCR值达到-3.872×10^(-3)℃。
何晓韬罗筠龙潘子常王启民吴正涛
关键词:HIPIMS热电阻电阻温度系数
HiPIMS制备Cr/CrCN多层涂层的结构及耐腐蚀性能研究
2024年
PVD方法沉积的Cr涂层因耐腐蚀性能较差而难以大规模应用,利用复合多层膜层结构设计能打断贯穿性柱状晶生长,减小孔隙率,提高PVD沉积Cr涂层的耐蚀性。采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)耦合同步脉冲偏压技术,在316L不锈钢基体表面沉积Cr/CrCN多层涂层。利用SEM、XRD、EDS和Raman表征了涂层的形貌、组成与组织结构,采用电化学测试、酸性盐雾测试研究了4种不同甲烷流量下(5,15,25,35 sccm)制备的Cr/CrCN多层涂层的耐腐蚀性能。结果表明:引入CrCN中间层有效打断了柱状晶的贯穿性生长,涂层表现出致密平整的表面形貌;4种Cr/CrCN多层涂层均对基体具有较好的保护作用,涂层改性样品相比基体的腐蚀电流密度下降;酸性盐雾腐蚀48 h后,通入甲烷流量为25 sccm的多层涂层表面未出现明显的孔蚀现象,表现出最优异的耐腐蚀性能。HiPIMS制备Cr/CrCN多层涂层能够有效提高316L不锈钢的耐腐蚀性能,可为PVD镀Cr涂层的耐蚀性能优化设计和工业化应用提供参考。
谭诗瑶王丽张美琪王振玉王应泉汪爱英柯培玲
关键词:HIPIMS耐腐蚀性
掺硅类金刚石薄膜的HiPIMS-MFMS共沉积制备及其高温摩擦学行为研究
2024年
元素掺杂是提高类金刚石(DLC)薄膜高温耐摩擦性能的重要途径.本文中采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)和中频磁控溅射(MFMS)复合技术在304不锈钢表面沉积具有不同Si含量的掺硅类金刚石(Si-DLC)薄膜,利用原子力显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、纳米压痕和UMT-TriboLab摩擦试验机等系统分析了Si含量对Si-DLC薄膜的结构、力学性能及不同温度下的摩擦学性能的影响,重点探讨了Si-DLC薄膜在高温下摩擦磨损机制.结果表明:Si-DLC薄膜中Si以四面体碳化硅的形式随机分布于无定型DLC基体中,增强薄膜的韧性.同时,Si掺杂使DLC薄膜向金刚石结构发生转变并显著提高了薄膜的硬度.摩擦结果表明,当Si原子分数为15.38%时,Si-DLC薄膜在常温下的摩擦系数和磨损率最低,同时该薄膜在300℃下能维持在较低的摩擦系数(约0.1),主要是由于Si-DLC薄膜中的四面体碳化硅结构能够提升sp^(3)键的稳定性.此外,Si-DLC薄膜中的Si在高温摩擦时会在对偶球表面形成1层SiO_(2)保护层,减缓Si-DLC薄膜和过渡层的氧化,使得薄膜能够在高温下持续润滑.当Si含量进一步增加时,Si-DLC薄膜的力学性能显著提升,然而其摩擦学性能发生明显降低,主要是当DLC薄膜中的硅含量过高时,大气环境下的高温摩擦使得薄膜内的氧化加剧,过量氧化硅的生成破坏了薄膜结构从而导致摩擦性能下降.
陈彦军苏峰华孙建芳陈泽达林松盛李助军
关键词:类金刚石薄膜高温
一种基于光谱反馈控制的HiPIMS电源系统
本发明公开一种基于光谱反馈控制的HiPIMS电源系统,采用光谱分析仪实时监测真空内磁控溅射过程中的辉光,将光谱特征转换成电压、电流信号反馈给等离子体电源,从而保证真空磁控溅射镀膜的高质量稳定运行。本发明的A整流滤波电路输...
范鹏田修波欧科军
一种HiPIMS双靶共溅射制备WS<Sub>2</Sub>-Ti复合涂层的装置和方法
本发明公开了一种HiPIMS双靶共溅射制备WS<Sub>2</Sub>‑Ti复合涂层的装置和方法,该装置包括真空腔体、样品转架、主脉冲电源、从脉冲电源、WS<Sub>2</Sub>靶材、Ti靶材和时序控制器,样品转架设置...
张平孙含影应普友吴建波黄敏杨涛林长红弗拉基米尔.列夫琴科
一种基于HiPIMS及离子注入技术的FeCrAlY耐磨损腐蚀涂层制备方法
本发明主要提出一种基于HiPIMS及离子注入技术的FeCrAlY耐磨损腐蚀涂层制备方法,包括:步骤一、将工件依次进行酸洗、清洗、漂洗及脱水烘干;步骤二、将经处理后的工件置于离子注入设备真空室中,进行离子注入处理;步骤三、...
倪晋扬 李瑨 刘向力 冷雪松 陈洪生 柏贺达 白亚雄
一种基于HiPIMS及离子注入技术的Mo-Ni涂层制备方法
本发明主要提出一种基于HiPIMS及离子注入技术的Mo‑Ni涂层制备方法,包括将表面覆有DLC膜的工件进行清洗处理后脱水烘干;将工件置于离子注入设备真空室中,进行离子注入处理;将经步骤二处理后的工件放入磁控溅射真空室内,...
倪晋扬 李瑨 刘向力 白博文 黄一凡 柏贺达 白亚雄
带有反向正脉冲的HiPIMS技术制备ta-C膜及性能研究
2024年
目的提高切削刀具和耐磨零件的表面硬度和摩擦性能,延长工具的使用寿命。方法基于高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS),在每个脉冲周期尾部施加反向正脉冲,控制ta-C沉积过程,通过电镜测试、拉曼测试、XPS测试、纳米压痕硬度测试、摩擦磨损实验分别分析脉冲频率、反向正脉冲能量对ta-C薄膜沉积速度、膜结构、硬度、结合强度、耐磨性能的影响。结果采用钨钢为基体进行实验,将频率从4000 Hz到1500 Hz依次降低,制备涂层。在频率为4000 Hz的处理条件下制备涂层时,ta-C膜层的厚度为479.2 nm,通过XPS可知,此时sp^(3)的原子数分数达到59.53%,硬度为32.65 GPa,且得到的薄膜在12.7 N时失效,耐磨性较差,摩擦因数约为0.163。在频率为1500 Hz的处理条件下制备涂层时,涂层各项性能均有所提升,ta-C膜层的厚度为488.6 nm,通过XPS可知,此时sp^(3)的原子数分数达到63.74%,硬度为40.485 GPa,且薄膜在14.9 N时失效,耐磨性较优,摩擦因数约为0.138。结论通过调节脉冲频率,可以有效提高ta-C薄膜的沉积效率,改善膜的结构和性能。随着沉积ta-C薄膜频率的降低,薄膜中sp^(3)的含量呈现增大趋势,摩擦因数也随之降低,有效改善了ta-C膜的耐磨性。
何哲秋冯利民李建中李建中高宣雯
关键词:类金刚石膜

相关作者

田修波
作品数:373被引量:564H指数:12
供职机构:哈尔滨工业大学
研究主题:离子注入 等离子体 等离子体浸没离子注入 磁控溅射 空心阴极
汪爱英
作品数:404被引量:400H指数:11
供职机构:中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波材料技术与工程研究所
研究主题:高功率脉冲 涂层 非晶碳 MAX 磁控溅射技术
巩春志
作品数:224被引量:287H指数:10
供职机构:哈尔滨工业大学
研究主题:磁控溅射 微弧氧化 空心阴极 偏压 离子注入
柯培玲
作品数:204被引量:122H指数:7
供职机构:中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波材料技术与工程研究所
研究主题:涂层 非晶碳 电弧离子镀 类金刚石薄膜 高功率脉冲
李刘合
作品数:119被引量:504H指数:13
供职机构:北京航空航天大学机械工程及自动化学院
研究主题:磁控溅射 电弧 离子注入 离化 类金刚石碳膜