【摘 要】
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本文总结了近年来建立的高密度低能量离子束辅照磁控溅射镀膜方法以及利用该方法沉积氮化钛薄膜和氧化钛薄膜的研究成果。在磁控溅射镀膜室中内置射频线圈,施加射频功率建立高密度诱导型耦合等离子体于基板附近。利用Langmuir探针研究了等离子的特性和照射基板的离子束密度,利用质谱能量分析仪研究了照射基板离子束组成和能量,表明可实现基板的高密度低能量离子束照射。在此基础上,研究了高密度低能量离子束辅照对氮化钛
【机 构】
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上海交通大学材料科学与工程学院,上海,200240 日本国近畿大学,大阪,5778502
【出 处】
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第7届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛
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本文总结了近年来建立的高密度低能量离子束辅照磁控溅射镀膜方法以及利用该方法沉积氮化钛薄膜和氧化钛薄膜的研究成果。在磁控溅射镀膜室中内置射频线圈,施加射频功率建立高密度诱导型耦合等离子体于基板附近。利用Langmuir探针研究了等离子的特性和照射基板的离子束密度,利用质谱能量分析仪研究了照射基板离子束组成和能量,表明可实现基板的高密度低能量离子束照射。在此基础上,研究了高密度低能量离子束辅照对氮化钛和氧化钛薄膜生长和结构的影响。结果表明:1)镀膜时高密度低能量离子束入射基板,可以调整氮化钛薄膜的择优生长方向,使其结构致密化和表明光滑化；2)利用高密度低能量离子束辅照磁控溅射镀膜技术,可实现在金属溅射模式时高速、低温沉积纳米晶二氧化钛薄膜。
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利用自组装技术,在3-氨基丙基-三甲氧基硅烷(APS)自组装薄膜表面组装纳米金颗粒,通过控制不同组装时间控制纳米金颗粒堆积密度,并利用原子力显微镜(AFM)和X-射线光电子能谱(XPS)进行形貌和成分表征；利用UMT摩擦磨损试验机进行摩擦性能研究,结果表明,Au/APS薄膜的摩擦系数较APS薄膜明显降低,同时薄膜耐磨寿命随着纳米金颗粒堆积密度的增加而增大。
以C2H2为碳源,Ar气为辅助气体,利用射频等离子体化学气相沉积的方法在载玻片上成功地制备了类金刚石(DLC)薄膜。通过红外光谱(FTIR)光谱分析了所制备DLC薄膜的结构；利用原子力显微镜(AFM)分析了薄膜的表面形貌；通过表面轮廓仪测量了薄膜的沉积速率；另外,实验中还利用摩擦磨损仪对薄膜的机械性能进行了研究。实验结果表明,制备的DLC薄膜比较致密,均匀,有较好的耐磨性能。
采用中频磁控溅射技术在单晶硅表面制备含铝类金刚石(Al-DLC)薄膜,利用原子力显微镜、X射线光电子能谱仪、纳米压痕仪和微摩擦磨损实验机等考察了薄膜的表面形貌、结构及其摩擦磨损性能。结果表明:所制备的含铝类金刚石薄膜均匀、致密,表面粗糙度小,应力较低,硬度较高；薄膜与Si3N4陶瓷球对摩表现出良好的抗磨减磨性能,耐磨寿命超过3×105次。
本文合成了3种胺基三嗪衍生物,在四球摩擦磨损试验机上研究了它们作为菜籽油添加剂的摩擦学性能。结果表明,该类化合物具有良好的极压抗磨性能,是一类性能优良的菜籽油添加剂。用X射线光电子能谱(XPS)分析了钢球磨损表面典型元素的化学状态,结果表明,在摩擦过程中,添加剂与金属表面发生摩擦化学反应,形成由FeSO4、Fe2(SO4)3、FeS等无机硫化物和含氮化合物组成的复合边界润滑膜是其拥有优良摩擦学性能
利用纳米Cr颗粒与Ni共沉积的复合电镀方法制备了Ni-Cr纳米复合镀层,研究了纳米Cr含量对复合镀层的硬度及耐磨性能的影响,并用X射线衍射、扫描电镜等测试方法分析了Ni-Cr复合镀层的组织形貌与性能。结果表明:纳米Cr颗粒的加入,改变了镀层的显微结构,并且随着镀层中Cr复合量的增多,Ni晶粒的形核位置增加,形核数量增多,得到了结晶细密、平整的纳米复合镀层,显示了复合镀层的硬度和耐磨性随纳米Cr颗粒
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采用多弧离子镀技术制备了TiN-Cu共沉积纳米复合膜,对其断口形貌、相组成、择优取向、硬度等进行了观察和检测分析。结果表明,制备TiN-Cu共沉积复合膜的维氏硬度高达40.8GPa；膜层中TiN晶粒尺寸普遍＜15nm,达到了纳米晶水平；且复合膜中的Cu含量、TiN择优取向等因素对膜硬度有非常重要的影响。
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