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偏压对电弧离子镀CrNx薄膜结构和机械性能的影响

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

氮气含量对CrNx薄膜相结构及摩擦磨损性能的影响

钟彬 , 苟伟 , 李国卿 , 胡远荣

材料热处理学报 doi:10.3969/j.issn.1009-6264.2007.03.031

采用电弧离子镀技术,在45钢基体上制备了不同氮气含量的CrNx薄膜.采用X射线衍射技术(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、努氏硬度计和UMT型球-盘摩擦试验机,分别测试了薄膜相结构、表面形貌、显微硬度和摩擦磨损性能.结果表明:CrNx薄膜主要由CrN和Cr2N相组成;随着N2含量的增加,薄膜中Cr2N(211)衍射峰强度逐渐减弱,CrN(220)衍射峰强度逐渐增强;薄膜表面颗粒逐渐减少,表面趋于平整,薄膜硬度出现两个峰值,对应于薄膜为单相Cr2N和CrN的相组成处;与钢基体相比,氮气含量为35%时,CrNx薄膜具有良好的表面质量、最佳的硬度、优良的耐磨损性能.

关键词: CrNx薄膜 , 电弧离子镀 , 表面形貌 , 显微硬度 , 摩擦磨损

脉冲偏压对电弧离子镀CrNx薄膜组织结构与性能的影响

张晓柠 , 陈康敏 , 郑陈超 , 黄燕 , 关庆丰 , 宫磊 , 孙超

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2010.5.015

利用电弧离子镀技术在TC4基体上制备CrNx薄膜,研究了脉冲偏压对薄膜的组织结构和力学性能的影响.结果表明,在一定范围内提高脉冲偏压可以显著减少薄膜表面熔滴的数量及尺寸,改善表面平整度,获得高质量的薄膜;同时随着脉冲偏压的升高,CrNx薄膜由CrN单相变为Cr,Cr2N和CrN三相组成,硬度与结合强度的峰值可分别达到24294.2MPa和43N;薄膜的摩擦系数在偏压幅值为-300V时具有最小值0.43.

关键词: 电弧离子镀 , 脉冲偏压 , CrNx薄膜 , 组织结构

氮流量对贫铀表面磁控溅射CrNx薄膜结构与性能的影响

朱生发 , 吴艳萍 , 刘天伟 , 杨锁龙 , 唐凯 , 魏强

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2012.00603

金属铀的化学性质十分活泼,极易发生氧化腐蚀.为改善基体的抗腐蚀性能,采用非平衡磁控溅射技术在金属铀表面制备了不同氮含量的CrNx薄膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射技术(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、动电位极化曲线,分别研究了薄膜形貌、物相结构、表面元素化学价态及抗腐蚀性能.结果表明,当氮流量为10 sccm时薄膜主要为体心立方的α-Cr,随氮流量的增大,薄膜转化为六方Cr2N和立方CrN结构,其择优取向由Cr(110)转化为Cr2N(111)及CrN(200),金属态Cr的含量逐渐减少,氮化态Cr的含量增多,Cr2p3/2的结合能峰位逐渐向高结合能方向移动.CrNx薄膜呈纤维状结构,当氮流量增大到30 sccm时,生成了Cr2N的密排结构,有效改善了薄膜的致密性.在金属铀表面制备CrNx薄膜后,自然腐蚀电位增大,腐蚀电流密度降低,当氮流量增大到30 sccm时,薄膜的自然腐蚀电位提高了近550mV左右,腐蚀电流密度降低约两个数量级,有效改善了贫铀表面的抗腐蚀性能.

关键词: 贫铀 , 非平衡磁控溅射 , CrNx薄膜 , 氮流量 , 腐蚀性能

脉冲偏压对贫铀表面磁控溅射CrN_x薄膜结构与性能的影响

朱生发 , 吴艳萍 , 刘天伟 , 黄河 , 江帆 , 唐凯 , 魏强

材料热处理学报

为改善金属铀基体的抗腐蚀性能,采用非平衡磁控溅射离子镀技术在不同偏压下于金属铀表面制备CrNx薄膜。采用SEM和AFM研究了薄膜形貌和表面粗糙度,采用X射线光电子能谱研究了薄膜表面的元素分布及化学价态。试验结果表明,采用磁控溅射在较低脉冲偏压下沉积的CrNx薄膜晶粒较细小,偏压越高,表面粗糙度越大。生成的薄膜为Cr+CrN+Cr2N混合结构,并含有少量的Cr2O3,随着偏压的升高,金属态Cr的含量减少,而铬的氮化物的含量增加,所制备薄膜的自然腐蚀电位升高,腐蚀电流密度减小。偏压为-800 V时,所制备的薄膜具有较好的抗腐蚀性能。

关键词: 贫铀 , 非平衡磁控溅射 , CrNx薄膜

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