复合离子镀膜技术制备Cr+Ti+TiNC／TiNC+C／DLC膜性能研究
CrN薄膜的制备及其抗氧化性的研究(1)
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收稿日期: 2010 年 10 月
( c) 3 号试样的 XRD 衍射图谱 ( d) 4 号试样的 XRD 衍射图谱
( h) 8 号试样的 XRD 衍射图谱 图 1 试样的 XRD 衍射图谱
从 1 号试样的 XRD 衍射图谱可以看出, 氧化温 度为 400 时, 不仅薄膜中含有 Cr2N 和 Cr 相, 还出 现了新相 Cr23 C6。Cr23C6是奥氏体不锈钢发生晶间 腐蚀在晶界上析出富 Cr 的碳化物。文献指出, Cr23 C6是一种低温相, 在 450 - 800 的氧化温度范围 内容易产生, 温度低于 450 时不产生, 高于 800 时已经分解。在本实验条件下产生了 Cr23C6 的原因 可能是由于硬质合金基体中有较高的含碳量, 在 Cr 含量较大时, 能在更低温度下结合生成 Cr23C6, 但在
Cr／C复合镀层的制备及其力学性能研究
关键 词 ： 控溅 射 ； ｒＣ镀 层 ； 磁 Ｃ／ Ｘ射 线衍射 ； Ｘ射 线光 电子 能谱 ；力学性 能 中 图分 类号 ： ４ ４ ５ Ｔ １ ． ０ ８ ． ， Ｈ１７ ３ 文献标 识 码 ：Ａ
Ｐｒ ｐ ｒ ｔｏ ｎｄ Ｍ ｅ ｈ ｎｉａ ｏ ｅ ｔｅ ｆ Ｃｒ ｅ ａ ａ ｉ ｎ ａ ｃ ａ ｃ ｌＰｒ ｐ ｒ ｉｓ ｏ ／Ｃ ｍ ｐ ｓｔ ａ ｉ ｇ Ｃｏ ｏ ｉｅ Ｃｏ ｔｎ ｓ
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｃｒ ｏ ｏ ｉｅ ｃ ａｉ ｇ ｒ ｅ ｏ ｉｅ ｙ Ｍａ ｎ ｔｏ ｐ ｔｅ ｎｇ，ａ ｄ ｓ ｕ ｔ ｒｎ ｒ ｐ ｉｅ ｔｒ ｔａ ｔ ／Ｃ ｃ ｍｐ ｓｔ ｏ ｔｎ ｓ ａｅ ｄ ｐ ｓｔ ｄ ｂ ｇ ｅ ｒｎ ｓ ｕ ｔｒ ｉ ｎ ｐ ｔｅ ｇ ｇ ａ ｈ ｔ ａ — ｉ ｇ ｔ ｒ ｈ ｉ ｏ ｃ ｆｃ ｒ ｎ ｅ ｅ ｎ ． Ｔｈ ｆｅ ｔ ｆｃ ｒ ｏ ｏ ｔｎ ｓ ｕ ｏ ｏ ｔｎ ｈ ｓ ｔｕ ｔ ｒ ｅｓａ ｅ ｔ ｅ ｍａｎ ｓ ｕｒｅ ｏ ａｂｏ ｌｍｅ ｔ ｅ ｅｆｃ ｓｏ ａ ｂ ｎ ｃ ｎ ｅ ｔ ｐ ｎ ｃ ａｉ ｇ ｐ ａ ｅ ｓｒ ｃｕ ｅ ｒ ｔｄｅ ａ ｅ ｓｕ ｉｄ，ａ ｄ ｔ ｅ ｈ ｒ ｎ ｓ ，ｔ ｕ ｈ ｓ ，ａ ｈｅ ｉｎ ｏ ｏ ｔｎ ｓｗｉ ａ ｏ ｓ ｃ ｒ ｎ ｃ ｎ ｅ ｔ ｒ ｖ ｌ ａ ｎ ｈ ａ ｄ ｅ ｓ ｏ ｇ ｎｅ ｓ ｄ ｓｏ ｆｃ ａ ｉ ｇ ｔ ｖ ｒ ｕ ａｂｏ ｏ ｔ ｎ ｓａ ｅ ｅ ａｕ — ｈ ｉ ｔｄ．Ｔｈ ｅ ｕｔ ｎ ｃ ｔ ｈ ｔ： ｈ ｏ ｕ ｃ ｒ ｉ ｅ ｉ ／Ｃ ｃ ａｉ ｇ ｒ ｐ ｒ ｄ ｂ ｐｕｔ ｒｎ ｒ ｐ ｔ ａ ｇ ｔ ｅ ｅ ｒ ｓ ｌ ｉｄｉａｅ ｔ ａ ｃ ｒ ｍｉ ｍ ａ ｂ ｄ ｎ Ｃｒ ｏ ｔｎ ｓｐ ｅ ａ ｅ ｙ ｓ ｔ ｉ ｇ ｇ ａ ｈｉ ｔ ｒｅ ｓ ｓ ｅ ｅ
电弧离子镀ti-cr-ce-n系涂层的制备及性能研究
．．．：奎三兰查兰王兰鎏圭主竺鲨兰Ａｂｓｔｒａｃｔ（ＴｉＣｒ）ＮｃｏａｔｉｎｇｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＣｒｃｏｎｔｅｎｔａｎｄ（ＴｉＣｒＣｅ）Ｎｃｏａｔｉｎｇｗｅｌ＇ｅｄｅｐｏｓｉｔｅｄｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆＷ６Ｍ０５Ｃｒ４Ｖ２ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄｓｔｅｅｌ（ＨＳＳ）ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｂｙａｄｊｕｓｆｉｎｇｃａｔｈｏｄｅａｒｃｃｕｒｒｅｎｔｓｏｆｔｈｅｔａｒｇｅｔｓｏｆＴｉ、ＣｒａｎｄＴｉ．Ｃｅａｌｌｏｙｗｉｔｈａｒｃｉｏｎｐｌａｔｉｎｇ．ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆＣｒｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ（ｈａｒｄｎｅｓｓ，ａｄｈｅｓｉｏｎ）ａｎｄｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｘｉｄａｔｉｏｎ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔｏｆｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙＳｃａｎｎｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ），ＥｎｅｒｇｙＤｉｓｐｅｒｓｉｖｅＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＥＤＳ），Ｘ－ＲａｙＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ），Ｍｉｃｒｏ－ｈａｒｄｎｅｓｓＴｅｓｔｅｒ，ＳｃｒａｔｃｈＴｅｓｔｅｒａｎｄＴｈｅｒｍａｌＡｎａｌｙｚｅｒ．ｎｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｆａｒｅｅａｒｔｈｅｌｅｍｅｎｔｃｅｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｌｌｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｘｉｄａｔｉｏｎ—ｒｅｓｉｓｔａｎｔｏｆｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｗｅｒｅａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄ．（ＴｉＣｒ）ＮｃｏａｔｉｎｇｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＱｃｏｎｔｅｎｔｗｅｒｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｄｅｐｏｓｉｔｅｄｂｙａｄｊｕｓｔｉｎｇｃａｔｈｏｄｅａｒｃｃｕｒｒｅｎｔｓｏｆｔｈｅｔａｒｇｅｔｓｏｆ瓢ａｎｄＣｒｗｈｉｃｈＣａｎｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｔａｒｇｅｔｓｂｙａｒｃｉｏｎｐｌａｔｉｎｇ。
CrN／DLC复合薄膜的制备及其摩擦学性能研究
ｓ ｈ ｏ ｗｎｂ ｙａ ｄ ｈ ｅ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ＞ ６ ０Ｎ． ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｈ ａ ｒ ｄ ｎ ｅ ｓ ｓ ２ ２ ０ ０ — ２ ６ ０ ０ＨＶ ａ ｎ ｄｗｅ ａ ｒ ｒ ａ ｔ ｅ １ ． ８ × １ ０ ＿ １ ｍ３ ／ ｆ Ｎ－ ｍ ． Ｔ ｈ ｅ ｗｅ ａ ｒ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅｏ ｆ
（ 广 东 省新 材料 研 究所 ，现代 材料 表 面工程 技 术 国家工 程实 验室 ，
广 东省 现代表 面 工程 技术 重 点实验 室 ，广 东 广 州 ５ １ ０ ６ ５ ０ ）
摘要 ：采用阴极 电弧 离子镀技术沉积 了厚度为 １ ６／ ａ ｍ 左右 的 Ｃ ｒ Ｎ膜层 ，然后在其上以阴极 电弧＋ 磁控 溅射＋ 阳极 层离子源复合技术 沉积 了厚度 约 ３ ｕ ｍ 的类金 刚石 （ Ｄ Ｌ Ｃ ） 膜层 ， 分别用扫描 电镜 、显微硬度 计、划痕仪 、 摩擦磨损试验仪分析和测试 了 Ｃ ｒ Ｎ、 ＤＬ Ｃ、 ｃ ｒ Ｎ／ ＤＬ ｃ等 ３种膜层 的表 面和截 面形貌，厚度 ，显微硬度 ，结合力 以及耐磨损性 能。结果表 明，采用上述方法制备 的 Ｃ ｒ Ｎ／ Ｄ Ｌ Ｃ 复合 膜具有 良好 的综合性 能，膜层界 面明晰 、结构致 密，膜 基结合 力大于 ６ Ｏ Ｎ，显微硬 度达到 ２ ２ ０ ０～２ ６ ０ ０ Ｈ Ｖ，磨损 率为
ｍａ ｇ ｎｅ ｔ ｒ ｏ ｎ ｓ ｐ ｕ ｔ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎｄ ａ ｎ ｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ．Ｔｈ ｅ ｓ ｒｆ ｕ ａ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ － ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｏ ｒ ｐｈ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ，ｔ ｈ ｉ ｃ ｋ ｎ ｅ ｓ ｓ ，
Cr在多弧离子镀Ti+CrN复合膜中的作用
=SSb!1$b8=R 49Z==13
图 : 不同 ;/0所得8’(<!/0=><9) 复合膜的硬度与内应力的关系 ?(@3: ABC.D(EFGH(I JBDKBBF 0BG(LM.CGD0BGG.FL H.0LFBGGEN 8’(<!/0=><9) OEPIEG(DBN(CP OM00BFD(FDBFG(DQEN/0D.0@BD
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DLC_基纳米多层膜摩擦学性能的研究进展与展望
表面技术第53卷第8期DLC基纳米多层膜摩擦学性能的研究进展与展望汤鑫1，王静静1*，李伟1，胡月1，鲁志斌2，张广安2（1.上海理工大学 材料与化学学院，上海 200093；2.中国科学院兰州化学物理研究所 固体润滑国家重点实验室，兰州 730000）摘要：类金刚石（DLC）薄膜是一种良好的固体润滑剂，能够有效延长机械零件、工具的使用寿命。
DLC 基纳米多层薄膜的设计是耐磨薄膜领域的一项研究热点，薄膜中不同组分层具备不同的物理化学性能组合，能从多个角度（如高温、硬度、润滑）进行设计来提升薄膜力学性能、摩擦学性能以及耐腐蚀性能等。
综述了DLC多层薄膜的设计目的与研究进展，以金属/DLC基纳米多层膜、金属氮化物/DLC基纳米多层膜、金属硫化物/DLC基纳米多层膜以及其他DLC基纳米多层膜为主，对早期研究成果及现在的研究方向进行了概述。
介绍了以上几种DLC基纳米多层膜的现有设计思路（形成纳米晶/非晶复合结构、软/硬交替沉积，诱导转移膜形成，实现非公度接触）。
随后对摩擦机理进行了分析总结：1）层与层间形成特殊过渡层，提高了结合力；2）软/硬的多层交替设计，可以抵抗应力松弛和裂纹偏转；3）高接触应力和催化作用下诱导DLC中的sp3向sp2转化，形成高度有序的转移膜，从而实现非公度接触。
最后对DLC基纳米多层膜的未来发展进行了展望。
关键词：DLC基纳米多层膜；力学性能；摩擦学性能；摩擦机理；结构中图分类号：TH117.1；TH142.2文献标志码：A 文章编号：1001-3660(2024)08-0052-11DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.08.005Research Progress and Prospects on Tribological Propertiesof DLC Based Nano-multilayer FilmsTANG Xin1, WANG Jingjing1*, LI Wei1, HU Yue1, LU Zhibin2, ZHANG Guang'an2(1. School of Materials and Chemistry, Shanghai University of Technology, Shanghai 200093, China; 2. State Key Laboratory ofSolid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China)ABSTRACT: Friction and wear can cause surface damage of materials, especially metal materials, and shorten the service life of work pieces. DLC (diamond-like carbon) is an amorphous carbon film composed of mixed structures, usually formed by the mixture of sp2 carbon and sp3 carbon. With high hardness, low friction coefficient, good chemical inertness and biocompatibility, DLC is a kind of film with great potential, which has a wide range of applications in mechanical, electrical, biomedical engineering and other fields. Its super-hard, wear-resistant and self-lubricating properties meet the technical requirements of the modern manufacturing industry. It is widely used as solid lubricant for the surfaces of contact parts that rub against each other.收稿日期：2023-05-08；修订日期：2023-10-12Received：2023-05-08；Revised：2023-10-12基金项目：中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室开放课题（LSL-2205）；上海高校青年教师培养资助计划Fund：Open Project of State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences (LSL-2205); Shanghai University Youth Teacher Training Assistance Program引文格式：汤鑫, 王静静, 李伟, 等. DLC基纳米多层膜摩擦学性能的研究进展与展望[J]. 表面技术, 2024, 53(8): 52-62.TANG Xin, WANG Jingjing, LI Wei, et al. Research Progress and Prospects on Tribological Properties of DLC Based Nano-multilayer Films[J]. Surface Technology, 2024, 53(8): 52-62.*通信作者（Corresponding author）第53卷第8期汤鑫，等：DLC基纳米多层膜摩擦学性能的研究进展与展望·53·Compared with single-layer DLC films with single component, DLC based nano-multilayer films with alternating layers of two or more components can improve the mechanical and tribological properties better, which is due to that different layers in the nano-multilayer films have different combinations of physical and chemical properties. Therefore, it can be designed from many aspects (such as high temperature, hardness, lubrication, and corrosion) to improve the mechanical properties, tribological properties and corrosion resistance of the films. Usually, the nano-multilayer films have good impact resistance and plastic deformation resistance ability, which can effectively inhibit the formation and propagation of cracks, and have a good cycle service life under high load conditions.In this paper, DLC based nano-multilayer films were systematically reviewed, including metal/DLC based nano-multilayer films, metal nitride/DLC based nano-multilayer films, metal sulfide/DLC based nano-multilayer films and other DLC based nanolayer films. Firstly, the design background and concept of DLC multilayer thin films were elaborated. The design idea of multilayer films was to form a gradient mixing interface between multilayers to achieve gradient changes in composition and properties. This multilayer structure could produce unique structural effects, which could effectively reduce various stresses generated during the friction process, and significantly improved the adhesion strength between film and substrate and the overall elastic modulus of the film, which had important significance for the structure evolution of DLC based nano-multilayer films and the interface action mechanism. Then, the friction mechanisms were summarized. The main friction mechanisms of DLC multilayer films were concluded as follows: 1) The nanocrystalline/amorphous structure was formed, which improved the binding force between the layers and reduced the shear force and friction force; 2) The soft/hard multilayer alternating design resisted stress relaxation and crack deflection; 3) Under the action of pressure, the amorphous carbon layer was induced to forma two-dimensional layered structure to achieve incommensurate contact and effectively reduce friction and wear. Finally, thefuture development of DLC-based nano-multilayer films was forecasted. To improve the tribological properties of DLC composite films under extreme, varied and complex conditions, it is necessary to carry out researches from multiple perspectives: 1) Establishing a multi-material system, which combines doping and multilayer gradient design; 2) Regulating the crystal growth rate and increasing the deposition rate and density of the films by multi-technology co-preparation;3) Establishing a more scientific model to study the friction mechanism of DLC.KEY WORDS: DLC based nano-multilayer films; mechanical properties; tribological properties; friction mechanism; structure摩擦磨损现象广泛存在于机械零件的直接接触中，如机械传动、齿轮咬合。
基于复合靶制备Ti-DLC薄膜的研究
测试 ， 试 力选 取 ２ ５ｎ 维 氏 标尺 为 Ｈｖ０ ０ ， 荷 时间 为 测 ４ｒＮ， ． ５保 ∞ ∞ 舳 １ ｓ对每个样品选取 ３个点 进行 测试 ， 取平 均值作 为硬 度测 ５； 再 试结果 ， 然后算 出各 自的本 征硬 度。将 Ｔ－ Ｃ薄膜分 别 置于 ｉ ＤＬ 酸、 碱溶液 中测试抗腐蚀性 。
类金刚石膜 （ ｉ ｎ －ｋ ａｂ ｎ Ｄ Ｃ） Ｄａ ｄｌ ｅｃｒ ， Ｌ 具有 良好的摩擦性 ｍｏ ｉ ｏ
能， 极高 的硬 度和优异 的抗 磨损 、 耐腐蚀性 能 ； 在红外 区具 有很 高 的光谱透过率 ， 在许多领域 中都有着广泛的应用 。然 而 ， Ｃ ＤＬ
薄膜 的应用 在一 定程 度上仍然 受到限制 ， 这主要是 由于薄膜 内
（ ｈ ａ ｘ ｏ ｉｃ ｉ ｌ Ｔｅｈ ｏｏ ｙａ ｄ Ｏｐ ｉ ｌ ｓ ｅ ｙ Ｌ ｂ ｒｔ ｒ ， Ｓ ａｎ ｉ Ｐｒ ｖｎ ｅＴｈｎ Ｆｉ ｍ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｔｃ ｔＯｐ ｎ Ｋｅ ａ ｏ ａｏ ｙ ａ Ｔｅ Ｘｉａ ｃ ｎ ｌｇｃ ｌ ｎｖ ｒｉ Ｘｉａ １ ０ ２ ’ ｎＴｅ ｈ ｏｏ ｉａ ｉｅｓｔ Ｕ ｙ， ’ｎ ７ ０ ３ ）
关 键 词 非平衡磁控溅射 钛掺杂 复合靶 正交实验
Ｓｔ ｄｙ ｏ ｅ ａ ａ ｉ ｎ Ｏ — ｏ ａｎｅ ｕ ｆＰｒ ｐ ｒ ｔｏ ｆＴｉｃ ｎｔ ｉ ｄ ＤＬＣ ｌ ｓ ｎ Ｃｏ ｐ ｓｔ ｒ ｅｓ Ｆｉｍ Ｂａ ｅ ｏ ｍ ｏ ｉｅＴａ ｇ ｔ ｄ
Ｌ ｕ ｎｈ， ＩＣｈ ａ ｚ ｉＸＵ ｕ ｑ ， Ｊ ｎ ｉＹＡＮ ｘ ｎ Ｙｉ ｉ
加
究 了金 属掺 杂类金刚 石薄膜 （ － Ｌ ； ｔｌ ｏ ｅ Ｃ） ＭｅＤ Ｃ Ｍｅａ ｄ ｐｄＤＬ 。金 － 属 添加元 素除 了以微粒 的形 式 随机分 布 在 Ｄ Ｃ 中外 ， 可与 Ｌ 也
电弧离子镀TiCrN涂层的制备与性能研究
电弧离子镀（Ti ，Cr ）N 涂层的制备与性能研究徐向荣，黄拿灿，卢国辉，杨少敏（广东工业大学材料与能源学院，广东广州 510643）摘要：采用电弧离子镀膜机，通过调节Ti 靶和Cr 靶的阴极弧电流，在W6Mo5Cr4V2高速钢基体上制备了（Ti 1-!Cr !）N 涂层，并对其组织结构和性能进行了研究。
结果表明，该涂层具有较高的显微硬度，而且随Cr 含量的增加，硬度值先增大后减小；涂层具有较高的膜基结合力；Cr 的引入不仅有利于提高膜基结合力，对（Ti ，Cr ）N 涂层的抗氧化性也有好处，在700C 时具有很好的抗氧化性。
关键词：电弧离子镀；（Ti ，Cr ）N 涂层；组织和性能；抗氧化中图分类号：TGl74.444 文献标识码：A 文章编号：0254-605l （2005）07-0040-04Research on Properties of （Ti ，Cr ）N Coatings Prepared by Arc Ion PlatingXU Xiang-rong ，HUANG Na-can ，LU Guo-hui ，YANG Shao-min（FacuIty of MateriaI and Energy ，Guangdong University of TechnoIogy ，Guangzhou Guangdong 510643，China ）Abstract ：（Ti 1-!Cr !）N coatings were deposited on W6Mo5Cr4V2high-speed steeI by adjusting cathode arc currents of the targets of Ti and Cr with arc ion pIating machine.The microstructure and properties of the coatings were studied.The resuIts show that the coatings possess high microhardness which first increases and then decreases with the increase of the Cr content and the coatings have high adhesion between the fiIm and matrix ；the introduction of Cr improves both the ad-hesion and the oxidation resistance of the （Ti ，Cr ）N coatings and the oxidation resistance at 700C is exceIIent.Key words ：arc ion pIating ；（Ti ，Cr ）N coating ；microstructure and properties ；oxidation resistance作者简介：徐向荣（1979.04—），男，江西人，硕士生，主要从事材料表面工程的研究。
TiN-TiC复合材料的制备及其吸附性能
TiN-TiC复合材料的制备及其吸附性能
TiN-TiC复合材料是一种由钛铬合金、石墨和钛硼颗粒制备而成的嵌入式复合材料。
该复合材料具有较高的压缩强度和耐磨损性能，能够在高温和高氧化环境下使用，因此在
航空航天和能源行业中具有广泛的应用前景。
本实验的目的是制备TiN-TiC复合材料，并研究其对甲苯的吸附性能。
制备过程中，
先制备出球形的钛铬合金微粉，再在微粉中加入少量的石墨和钛硼颗粒，经过高温反应制
备出TiN-TiC复合材料。
经过X射线衍射分析、扫描电子显微镜观察和能谱分析，证实制备的复合材料为典型
的TiN-TiC嵌入式复合材料，含有大量的TiN晶粒和少量的TiC晶粒。
同时，复合材料表
面出现钙钛矿结构的TiBO4和Ti2O3物种，这些物种对TiN-TiC复合材料的性能具有重要
影响。
研究发现，TiN-TiC复合材料对甲苯具有较好的吸附性能。
在120分钟的吸附时间内，复合材料对甲苯的吸附量达到29.28 mg/g，远高于单一材料的吸附能力。
此外，复合材料的吸附性能与其表面的孔隙结构、表面功能团以及表面电性质密切相关。
总之，本实验成功制备出TiN-TiC复合材料，并证实其具有较好的吸附性能。
这为该
复合材料在航空航天和能源行业中的应用提供了基础研究支持。
河北工业大学科技成果——等离子反应合成纳米复合涂层
河北工业大学科技成果——等离子反应合成纳米复合涂层成果背景及主要用途（1）课题来源：本成果是在所承担的国家自然基金《反应等离子喷涂纳米TiN涂层的研究》（编号：50472033）、天津市自然基金《反应等离子喷涂TiN厚涂层涂的研究》及河北省重点自然科学基金《等离子体反应合成纳米复合陶瓷涂层》（编号：503037）多年研究的基础上形成的，于2006年底通过同行专家鉴定，被确认“达到国际水平”。
（2）课题背景：TiN是一种新型材料，由于它具有高熔点（3223K）、低密度（5.33-5.44g/cm3）、高耐磨性、高化学稳定性、与H2O、酸（HF除外）均不发生反应、良好的导电性、导热性、低的摩擦系数及类似黄金的金属光泽，等特性，目前在国内外备受人们关注。
由于TiN的熔点过高，难于用成型的方法制成块体材料，目前多数采用物理气相沉积（PVD）及化学气相沉积（CVD）法制成3-5μm的薄膜。
用这种方法制备的TiN薄膜目前被用于切削刀具上作为减磨材料，可使刀具的寿命提高2-10倍，另外，可用于制作装饰材料，如手表、门脸的装饰材料。
性能优越的TiN不能被广泛应用的原因一是PVD、CVD法制备TiN薄膜周期长、成本高，膜的尺寸过薄。
技术原理及工艺流程（1）技术原理：依据Ti+N2→TiN是一个自发放热反应的原理，利用等离子焰流喷涂微米尺度的Ti粉，使Ti粉在等离子焰流内与N2反应形成TiN，并利用其反应热使反应产物TiN熔化，熔化的TiN液滴以高速沉积在基体上被激冷，从而形成纳米晶TiN复合涂层，涂层的厚度可达500μm。
为了防止Ti与大气中的O2发生反应，本课题自行研制了反应等离子喷涂反应室（国家发明专利，专利号：ZL200410072552X），制备纳米晶的目的是为了消除因TiN涂层厚度的增加，使涂层的韧性降低。
（2）工艺流程：将工件表面喷砂→用等离子喷涂喷制粘结底层→在等离子喷枪上安装反应室→用等离子喷涂的方法在工件表面喷制Ti粉。
TiN、TiNC和TiC薄膜的制备及其性能研究
TiN、TiNC和TiC薄膜的制备及其性能研究
刘杨
【期刊名称】《天津商业大学学报》
【年(卷),期】2005(025)003
【摘要】用大功率偏压电源的多弧离子镀技术制备TiN、TiC和TiNC陶瓷薄膜.经AES分析测试,所制备的TiN、TiNC和TiC成分稳定,沿深度分布均匀.XRD分析表明,TiN和TiCN涂层的结构在TiN(111)晶面都有强烈的择优取向.TiC薄膜为非晶结构,表面形貌较粗糙且不均匀,膜层的宏观耐磨性能与其表面生成形貌有直接联系.
【总页数】3页(P17-19)
【作者】刘杨
【作者单位】天津商学院基础课教学部,天津,300134
【正文语种】中文
【中图分类】TG14
【相关文献】
1.复合离子镀膜技术制备Cr+Ti+TiNC/TiNC+C/DLC膜性能研究 [J], 马胜歌;于大洋;杨宏伟;张以忱
2.PI/TiC@Al2O3复合薄膜的制备及其电性能研究 [J], 翁凌;闫利文;夏乾善
3.PVA-TiN复合薄膜的制备及其光热转换性能研究 [J], 史佳琪;周建华;刘静;苗蕾
4.TiN/H-DLC薄膜的制备及其性能研究 [J], 勾荣年;尚伦霖;曹学乾;王顺花
5.Si_3N_4-TiC和Si_3N_4-TiN复相导电陶瓷的制备及电加工性能研究 [J], 古尚贤;郭伟明;伍尚华;游洋;蒋强国;高棱
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磁控溅射与电弧离子镀制备TiN薄膜的比较
磁控溅射与电弧离子镀制备TiN薄膜的比较
李鹏;黄美东;佟莉娜;张琳琳;王丽格;李晓娜
【期刊名称】《天津师范大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2011(031)002
【摘要】分别采用磁控溅射和电弧离子镀在抛光后的W18Cr4V高速钢基体表面沉积TiN膜层,利用纳米力学系统、扫描电子显饭镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对薄膜进行测试,比较了两种方法所制备的薄膜的异同.结果表明:磁控溅射所制备的薄膜表面平整,但沉积速率和硬度均低于电弧离子镀制备的薄膜.
【总页数】6页(P32-37)
【作者】李鹏;黄美东;佟莉娜;张琳琳;王丽格;李晓娜
【作者单位】天津师范大学,物理与电子信息学院,天津,300387;天津师范大学,物理与电子信息学院,天津,300387;天津师范大学,物理与电子信息学院,天津,300387;天津师范大学,物理与电子信息学院,天津,300387;天津师范大学,物理与电子信息学院,天津,300387;大连理工大学,三束重点实验室,辽宁,大连,116024
【正文语种】中文
【中图分类】O484.4
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颖
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碳化钛掺杂的铁基复合涂层的制备及其耐磨性能研究
碳化钛掺杂的铁基复合涂层的制备及其耐磨性能研究
陈悦;刘海生;肖猛
【期刊名称】《热喷涂技术》
【年(卷),期】2022(14)3
【摘要】采用“喷雾造粒+等离子球化”复合工艺,成功制备了环境友好且价格低
廉的TiC/316L复合粉末,并采用超音速火焰喷涂工艺沉积了复合涂层。
利用扫描电镜、维氏硬度计、往复式摩擦磨损仪表征了该复合粉末及涂层的微观结构、力学性能及耐磨性能。
结果表明,新工艺制备的TiC/316L金属陶瓷复合粉末具有高球形度、高致密及陶瓷相分布均匀的特点,可直接应用于热喷涂。
TiC/316L复合涂层的孔隙率为0.75%,硬度为860HV_(0.3),磨损率为5×10^(-5)mm^(3)N^(-1)m^(-1);相
比于316 L不锈钢涂层,上述指标均大幅提升。
其原因在于:(1) TiC掺杂改善了铁基粉末的熔化程度,大幅提升粉末的扁平化率;(2) TiC陶瓷相沉积时表现出喷丸效应,
进一步致密化涂层;(3) TiC掺杂抑制了复合涂层的层状剥落。
【总页数】9页(P30-37)
【作者】陈悦;刘海生;肖猛
【作者单位】广东省科学院工业分析检测中心;松山湖材料实验室;华南理工大学【正文语种】中文
【中图分类】TG174.4
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１ 实验 方 法
１１ 实验设 备 ．
实验设备为 自行研制 的等离子体增强型渗注镀 复合处理设备。试样置于一对 中频非平衡磁控溅射 孪生靶 中间，三个 电弧源和一个霍尔离子源分别布 置在工件架两侧 ，斜对工件架 。
１ 实验试样 ． ２
实 验 试样 基 材 为 Ｎ 型（０ ） １０ 向单 晶硅 片 、 Ｗ１Ｃ ４ ｒＶ高速钢和 Ｙ 硬质合金。 ８ Ｗ２
一
１ 实验步 骤 ． ３
试样 经 水基清 洗剂 超声 波清洗 、去离 子水漂 洗 和干燥后 放 人真空 室 ，待真空 度小 于 ２ １～Ｐ ，通 ｘ０ ａ
，
电弧离子镀工艺离化率很高 ，可制备结合力更强的 膜层 ， 但其 固有的液滴现象会导致膜层粗糙。 因此 ， 将电弧离子镀和非平 衡磁控溅射结合而镀膜 ，可达到 扬长避短的效果ｌ 。此外 ，为提高膜基结合力 ，Ｄ Ｃ 孓 Ｌ 膜制备 中还应增加过 渡层 ，￣ ￣ Ｃ膜掺 卜， 】 － ＤＬ － Ｌｘ ， ８。 ９ 本文将中频孪生靶非平衡磁控溅射 、电弧离子 镀和霍尔离子源辅助沉积三种工艺结合 ，形成复合 离 子镀 工 艺 ，制 备 出结 合力 好 、粗 糙 度小 的 ＤＬ Ｃ 膜及 过渡 层 。
深圳市科 技计 划项 目资金 （Ｙ２００ ００ ２Ａ） 助 Ｓ ０ ６９ ８０７ 资
采用 美 国 Ｔ ｅｍｏ ｅｃ 公 司的 Ｄｅｔ Ｍ 型触 ｈｒ ｅｏ Ｖ ｋａ ６ ｋ 针式轮廓仪 ，测试薄膜厚度和表面粗糙度 ，金刚石 压头曲率半径 ２ ．ｐ 载荷 １ ｇ 采用 日 Ｊ Ｏ ５ ｍ， ５ 。 ｍ 本 ＥＬ 公 司的 ＪＭ一４ ０Ｖ 型扫 描 电子显微镜 （ｃｎＥｅ— Ｓ ６ ６Ｌ Ｓ ａ ｌ ｃ ｔ ｎＭｉｒｓｐ， Ｅ ￣试 薄膜 的表 面形貌 。试样反 ｒ ｃｏｏｅＳ Ｍ） ｏ 射光谱及颜色测试使用 Ｘ— ｉ 公司的 ８０ 型积分 ｒｅ ｔ ４０ 球 式分 光光 度计 ，测 试过 程 中使 用 Ｄ６／０ 光源 ， ５１。 不排除镜面反射。采用 日 Ｕ Ｖ Ｃ公司 Ｐ Ｉ８０ 本 ＬＡ Ｈ １０ 型 ｘ 射 线光 电子谱 仪（ ． ｙ Ｐ ｏｏｌ ｔ ｎ Ｓ ｅ— ｘ ｒ ｈ ｔ ｅ ｒ ｐｃ ａ ｅ ｃｏ ｒ ｃｐ， Ｐ ）分析 薄膜 成分 ；实验 参数 ：采用 Ａ１ ｔ ｓｏ ｙ Ｘ Ｓ ｏ 阳极 ，功率 ３ ０ ， ５ Ｗ 深度 剖析 时采用 ３ｋ Ｖ氩 离子枪 刻蚀 ，分析与刻蚀交替进行 ，每次剥蚀 １ｍｎ ｉ。采 用上海泰明光学仪器有限公 司的 Ｈ 一 ０ Ｘ １ ０型显微 ０ 硬度计测试薄膜的硬度，载荷选用 ２ ，力保持时 ５ ｇ 间 为 １ 。膜 与基底 结合力 测试 用 Ｃ Ｍ 公 司 ５Ｓ Ｓ
第 一作 者 ：马胜歌 ，男 ，１７ 年 出生 ，１９ ９５ ９９年在 中 国空 间技术研 究 院获硕 士学位 ，高级 工程 师 ，金 属 材料表 面改 性工 业应用 研究专 业 收稿 日 ：２ ０—６０ ，修 回日期 ：２０ ．８０ 期 ０７０ －５ ０７０ —９
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ＤＬ ） ，中间层为含 Ｃ的 ＴＮＣ，底 层为含 和 ｃ 的 ＴＮＣ，力学性能 良好。 Ｃ膜 ｉ ｒ ｉ
关键词
类金 刚石膜 ，多层膜 ，非平衡磁控溅射 ，电弧离子镀 ，ｘ 射线 光电子能谱仪
０４４４ Ｂ ３ Ｇ１ ４ ４ ８ ．，Ｔ ４ ，Ｔ ７ ． ４ ４
中图分类号
类金刚石（ ｉ ｏｄ ｉ ａ ｏ， Ｌ ） Ｄ ａ ｎ—ｋ Ｃ ｒ ｎＤ Ｃ 膜具有硬 ｍ ｌｅ ｂ 度高、抗磨性能好 、热导率大以及介电性能优 良等 特点， 在电子和机械工程等领域有较高的应用价值。 非平衡磁控溅射是制备 Ｄ Ｃ 膜 的常用方法之 Ｌ 制备 的膜层光 滑平 整 ，且 可有效 增加 镀膜 区域 的离子密度（ 与平衡磁控溅射技术相比）－０ ［ ］ 传统的 １ ４
马胜歌 于大洋 ２ 杨宏伟 张以忱 ２
１（ 深圳国家 ８３计划材料表面工程技术研究开发 中心 ６ 深圳 ５ ８２ ） １０ ９ ２（ 东北大学机械工程及 自动化学 院 沈 阳 １０ ０ ） １０ ４
摘要 结 合 中频孪 生靶 非平 衡 磁控 溅射 、 电弧离 子镀 和霍 尔离 子 源辅 助沉 积 三种 工艺 ，制 备 了 ｃ ＋ ｒｍ＋ ＴＮＣ ｒ ＋ ／ Ｌ ｉ ｆｉ ＣＤ Ｃ硬质膜。硬质膜呈深 黑色，表面 比较光滑 ，顶层 为掺 Ｎ的类金 刚石（ ｉｍｏ ｄ１ ｅ Ｃ ｒｏ ， ＮＣ Ｄ ａ ｎ ．ｋ ａ ｎ ｉ ｂ
人氩气辉光清洗 １ ｉ。 ０ ｎ 再抽真空至＜ ｘ ０ Ｐ ， ｍ ｌ ｌ～ ａ 温 度＞ ０ ￣ ，用电弧源轰击试样并做过渡层。然后， ２０Ｃ 缓 慢通人 氮气 和 乙炔 ，用霍 尔离子 源辅助 中频孪 生 靶非平衡磁控溅射工艺 ，控制沉积时间制备厚度分 别 为 ２４¨ 和 １ ｍ 的 ｃ ＋ ｉＴＮ ／ｉＣ ＣＤＬ ． ｍ ． ５¨ ｒＴ＋ ｊＣＴＮ ＋ ／ Ｃ ｌ 多层 薄膜 。
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第 ３ 卷 第 ２期 １
２０ ０ ８年 ２月
核
技 Байду номын сангаас
术
Ｖ １ ３ ， ． ｏ ． １ Ｎｏ ２ Ｆ ｂｕ ｒ ０ ８ ｅ ｒ ａｙ２ ０
ＮＵ Ｌ Ａ Ｅ Ｈ Ｑ ＥＳ Ｃ Ｅ Ｒ Ｔ Ｃ ＮＩ Ｕ
复合 离子 镀 膜 技术 制备 Ｃ ＋ ｉＴＮＣ Ｔ Ｎ ｒ Ｔ＋ ｉ ／ ｉ Ｃ＋ ＣＤ ／ ＬＣ膜 性 能研 究
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第 ２期
马胜歌等 ：复合离子镀膜技术制备 Ｃ ＋ ｉＴＮ Ｆｉ ＋ ／ Ｃ膜性能研究 ｒＴ＋ ｉ Ｃ Ｆ ＮＣ ＣＤＬ
表 １ 划 痕 测 试 结 果
Ｔｌ ｅ１ Ｒｅ ｌｌｓｏ ｃ ａ ｃ ｔ ｓ ａ ｂｌ ｓｌｔ ｆｓ ｒ ｔ ｈ ｅ ｔ