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《哈尔滨工业大学》 2007年
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Ti/DLC和W/DLC纳米多层膜PIIID制备技术研究

解志文  
【摘要】: 本研究采用等离子体浸没离子注入与沉积(PIIID)技术在GCr15钢和2Cr13钢表面制备了Ti/DLC和W/DLC纳米多层薄膜,DLC、Ti和W层均通过PIIID技术中的阴极弧沉积方法来制备。实验过程中所有纳米多层膜的总厚度均为1.5μm,其调制周期从50nm增加到400nm。 对制备的纳米多层膜进行了扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、显微硬度、摩擦磨损、划痕和电化学腐蚀测试。SEM测试结果表明:纳米多层膜具有完整、清晰的调制层结构,但膜层界面处较模糊,存在成分的过渡层,这主要是由于PIIID过程中的离子注入的混合效应造成的。XRD测试结果表明这种方法制备的纳米多层膜均为非晶态薄膜。显微硬度测试结果表明:Ti/DLC和W/DLC纳米多层薄膜分别在小调制周期时显微硬度最低,在较大调制周期时的显微硬度最高。划痕试验表明:纳米多层薄膜均不同程度的改善了DLC膜和基体的结合力,不同调制周期薄膜的破裂方式明显不同,说明不同膜层的内应力差异很大。摩擦磨损实验结果表明:Ti/DLC和W/DLC纳米多层薄膜分别在小调制周期时摩擦磨损性能较好,其摩擦系数在磨擦10000转后保持稳定,而2Cr13钢基体上制备的DLC单层薄膜在摩擦2000转后摩擦系数就逐渐上升,从综合性能的表现看:纳米多层薄膜既保持了类金刚石(DLC)薄膜低摩擦系数的特性,又改善薄膜和基体的结合力。腐蚀实验表明:纳米多层膜均不同程度的提高了GCr15基体表面的腐蚀电位,Ti/DLC纳米多层膜较基体提升最高达19.4%,W/DLC纳米多层薄膜较基体提升最高达32.6%。Ti/DLC纳米多层膜对2Cr13钢基体表面的耐腐蚀性能没有明显的提高,W/DLC纳米多层膜在调制周期为200nm、300nm、400nm均不同程度的提高了2Cr13钢基体表面的耐腐蚀性能。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TG174.4

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【参考文献】
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