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高速钢上氮化碳薄膜附着力及其影响因素的研究

毕凯 , 刘军 , 陈春

材料保护 doi:10.3969/j.issn.1001-1560.2005.12.004

氮化碳(CNx)薄膜具有优异的力学性能和摩擦学性能,很适合用作耐磨保护涂层及固体润滑剂.采用磁控溅射法在高速钢(HSS)基片上制备了氮化碳薄膜,并以划痕法对其附着力进行了研究.结果表明:有TiN中间层的CNx复合薄膜比无TiN中间层的附着性能有较大的提高.CNx/TiN复合薄膜附着性能较好的主要原因是:对基片严格的清洁处理,采用磁控溅射法对基片施加了合适的负偏压,沉积了合适的中间过渡层;工艺参数合理.

关键词: 磁控溅射 , 氮化碳薄膜 , 附着力 , 影响因素

氮含量对脉冲偏压电弧离子镀CNx薄膜结构与性能的影响

李红凯 , 林国强 , 董闯 , 闻立时

金属学报

用脉冲偏压电弧离子镀设备在保持脉冲偏压一致和工作气压恒定的条件下, 控制不同氮流量 在硬质合金基体上制备了不同氮含量的CNx薄膜. 用SEM, GIXRD, XPS, 激光Raman谱和纳米压 入等方法分别研究了薄膜的表面形貌、成分、结构与性能. 结果表明, 随着氮流量的增加, 薄膜中氮 含量先是线性增加然后趋于平缓, 薄膜呈非晶结构且为类金刚石薄膜, 其硬度与弹性模量随着氮含量 增加先增加后下降, 在x=0.081时出现最大值, 分别为32.1 GPa和411.8 GPa. 分析表明, 通过氮含量 的改变而使sp3键含量发生改变是影响薄膜性能变化的重要因素.

关键词: 氮化碳薄膜 , pulsed bias , arc ion plating , microstructure , properties

高速钢上磁控溅射氮化碳薄膜的摩擦学性能研究

毕凯 , 刘军 , 陈春

材料保护 doi:10.3969/j.issn.1001-1560.2007.07.006

采用磁控溅射法在高速钢(HSS)基片上制备了氮化碳(CNx/TiN)复合薄膜,并采用球-盘式摩擦试验法对其摩擦学性能进行了研究.通过分析薄膜的摩擦系数变化曲线,并辅之以薄膜摩擦表面形貌的显微观察分析以及EDS微区成分分析,对薄膜的摩擦学性能进行了表征.结果表明,CNx/TiN复合薄膜与对偶球(Si3N4)之间的摩擦系数约为0.3.具有较好的减摩性能,但复合薄膜的耐磨性能受制备工艺的影响较大.沉积合适的TiN/Ti过渡层可以显著提高薄膜的耐磨性能.薄膜的磨损机理主要为磨粒磨损与黏着磨损以及疲劳磨损相互结合.

关键词: 氮化碳薄膜 , 磁控溅射 , 摩擦学性能 , 磨损机理 , 高速钢

射频磁控溅射沉积氮化碳薄膜的结构和成键性质

郭建东 , 李银安 , 赵汝文 , 王恩哥

金属学报

利用反应性质频磁控溅射在Si(100)单晶衬底上沉积氮化碳薄膜, 并系统地了薄膜的结构, 成分及化学键等信息. X射线衍射分析表明, 制备的氮化碳薄膜具有非晶结构. 红外吸收谱说明薄膜中碳, 氮原子结构成化学键.

关键词: 氮化碳薄膜 , null , null , null

氮含量对脉冲偏压电弧离子镀CNx薄膜结构与性能的影响

李红凯 , 林国强 , 董闯 , 闻立时

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2008.08.005

用脉冲偏压电弧离子镀设备在保持脉冲偏压一致和工作气压恒定的条件下,控制不同氮流量在硬质合金基体上制备了不同氰含量的CNx薄膜.用SEM,GIXRD,XPS,激光Raman谱和纳米压入等方法分别研究了薄膜的表面形貌、成分、结构与性能.结果表明,随着氮流量的增加,薄膜中氮含量先是线性增加然后趋于平缓,薄膜呈非晶结构且为类金刚石薄膜,其硬度与弹性模量随着氮含量增加先增加后下降,在x=0.081时出现最大值,分别为32.1 GPa和411.8 GPa.分析表明,通过氮含量的改变而使sp3键含量发生改变是影响薄膜性能变化的重要因素.

关键词: 氮化碳薄膜 , 脉冲偏压 , 电弧离子镀 , 结构 , 力学性能

脉冲电弧放电电离甲醇/氨水溶液合成结晶氮化碳薄膜

马志斌 , 万军 , 黄杨风 , 汪建华

新型炭材料 doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2004.02.002

利用脉冲电弧放电在大气压下产生的高密度等离子体研究了结晶氮化碳薄膜的低温合成.直流脉冲电弧等离子体由甲醇/氨水溶液液滴通过高压电极时诱导放电产生.利用扫描电子显微镜、X射线衍射、Raman光谱分析了薄膜样品的形貌和结构.在基片温度为450 ℃时所制样品的X射线衍射分析表明薄膜中含有α-C3N4和β-C3N4两种结构晶体,Raman光谱给出了明显的特征峰,这些特征峰与氮化碳晶体的理论预言值符合较好.当基片温度提高到550 ℃时,Raman光谱分析表明,样品为炭膜.

关键词: 氮化碳薄膜 , 脉冲电弧放电 , 甲醇/氨水溶液

NiTi合金上沉积氮化碳薄膜的力学和血液相容性研究

刘敏 , 王继刚

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00491

采用磁控溅射法在生物医用NiTi合金基体表面制备了Ti/CNxx≈0.26)梯度薄膜,并制备了Ti/类金刚石(DLC)以及Ti/TiN薄膜进行对比研究. 利用显微硬度计、划痕仪比较分析了上述各薄膜的力学性能,通过表面接触角法研究了薄膜的亲水性. 着重测试并分析了溶血率和血小板粘附行为,进而对薄膜的血液相容性进行评估. 结果表明:Ti/CNx梯度薄膜与NiTi合金基底的结合牢固,结合力达到63.6N. Ti/CNx薄膜硬度为23.01GPa,和Ti/TiN薄膜硬度相当,略高于Ti/DLC薄膜. 溶血率和血小板粘附试验表明,Ti/CNx梯度薄膜能有效改善NiTi合金基底的亲水性和血液相容性,与Ti/TiN和Ti/DLC薄膜相比,Ti/CNx梯度薄膜具有最小的溶血率,仅为1.12%,并且无论在血小板的粘附数量还是在血小板变形程度都最少,因此具有良好的血液相容性.

关键词: 氮化碳薄膜 , mechanical properties , blood compatibility

NiTi合金上沉积氮化碳薄膜的力学和血液相容性研究

刘敏 , 王继刚

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00491

采用磁控溅射法在生物医用NiTi合金基体表面制备了Ti/CNx(x≈0.26)梯度薄膜,并制备了Ti/类金刚石(DLC)以及Ti/TiN薄膜进行对比研究. 利用显微硬度计、划痕仪比较分析了上述各薄膜的力学性能,通过表面接触角法研究了薄膜的亲水性. 着重测试并分析了溶血率和血小板粘附行为,进而对薄膜的血液相容性进行评估. 结果表明:Ti/CNx梯度薄膜与NiTi合金基底的结合牢固,结合力达到63.6N. Ti/CNx薄膜硬度为23.01GPa,和Ti/TiN薄膜硬度相当,略高于Ti/DLC薄膜. 溶血率和血小板粘附试验表明,Ti/CNx梯度薄膜能有效改善NiTi合金基底的亲水性和血液相容性,与Ti/TiN和Ti/DLC薄膜相比,Ti/CNx梯度薄膜具有最小的溶血率,仅为1.12%,并且无论在血小板的粘附数量还是在血小板变形程度都最少,因此具有良好的血液相容性.

关键词: 氮化碳薄膜 , 力学性能 , 血液相容性

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