本文關(guān)鍵詞：鉻摻雜碳基多功能性薄膜的制備及其性能研究

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【摘要】：類(lèi)金剛石(DLC)薄膜由金剛石相(sp3碳雜化結(jié)構(gòu))和石墨相(sp2碳雜化結(jié)構(gòu))組成,具有眾多優(yōu)良的性能,如硬度高、摩擦系數(shù)低、透光性能好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,具有一定的生物相容性等。DLC薄膜作為一種新型薄膜材料,可被廣泛應(yīng)用在機(jī)械、光學(xué)、電子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。然而,在基礎(chǔ)研究與實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)DLC薄膜的缺陷,如較高的內(nèi)應(yīng)力,韌性和熱穩(wěn)定性差等,會(huì)削弱薄膜的性能和使用壽命。為此,科研人員展開(kāi)了一系列的改性研究,發(fā)現(xiàn)通過(guò)對(duì)基底表面預(yù)處理、異質(zhì)元素?fù)诫s、構(gòu)建過(guò)渡層,退火處理等都能有效改善薄膜的性能。本文主要研究利用Cr元素?fù)诫s、Cr過(guò)渡層設(shè)計(jì)以及兩者的協(xié)同作用對(duì)DLC薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。通過(guò)采用雙激發(fā)源多弧(脈沖陰極弧和直流陰極弧)蒸發(fā)技術(shù),即利用脈沖陰極弧發(fā)生器蒸發(fā)石墨靶材制備DLC薄膜,利用磁分離直流陰極弧蒸發(fā)Cr靶材,可以實(shí)現(xiàn)Cr元素?fù)诫s或Cr過(guò)渡層沉積,在單晶硅和不銹鋼基底上制備了DLC薄膜、鉻過(guò)渡層/DLC薄膜(Cr/DLC),鉻摻雜DLC薄膜(DLC:Cr)和鉻過(guò)渡層／鉻摻雜DLC薄膜(Cr/DLC:Cr)。通過(guò)Raman光譜儀分析薄膜的相結(jié)構(gòu)、XPS分析薄膜的元素組成、AFM和SEM觀察了薄膜的表面形貌,采用納米壓痕儀、臺(tái)階儀、摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)分別測(cè)量了硬度和彈性模量、厚度和內(nèi)應(yīng)力、摩擦系數(shù),并對(duì)薄膜的潤(rùn)濕性能和抗腐蝕性能進(jìn)行了測(cè)試。重點(diǎn)研究了脈沖頻率、直流陰極弧功率及Cr過(guò)渡層對(duì)薄膜的元素組成,相結(jié)構(gòu)及性能的影響,為DLC薄膜的應(yīng)用提供理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：DLC薄膜 Cr元素?fù)诫s Cr過(guò)渡層 電弧蒸發(fā)法 結(jié)構(gòu)特征 性能分析
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-17
• 1.1 類(lèi)金剛石薄膜10-11
• 1.1.1 類(lèi)金剛石薄膜的定義10
• 1.1.2 DLC薄膜的結(jié)構(gòu)10-11
• 1.1.3 DLC薄膜的性能與應(yīng)用11
• 1.2 DLC薄膜的制備方法11-13
• 1.2.1 液相沉積法11-12
• 1.2.2 化學(xué)氣相沉積法12-13
• 1.2.3 物理氣相沉積法13
• 1.3 薄膜的成分、結(jié)構(gòu)和形貌表征13-14
• 1.4 薄膜的性能優(yōu)化14-15
• 1.5 本文的研究目的及研究?jī)?nèi)容15-17
• 2 薄膜的制備、表征與測(cè)試17-29
• 2.1 鍍膜裝置及原理17-18
• 2.2 薄膜的制備流程18-20
• 2.3 薄膜的成分、結(jié)構(gòu)和形貌表征20-23
• 2.3.1 拉曼光譜儀(Raman)20-21
• 2.3.2 X射線光電子能譜儀(XPS)21-22
• 2.3.3 原子力顯微鏡(AFM)22
• 2.3.4 掃描電子顯微鏡(SEM)22-23
• 2.4 薄膜機(jī)械力學(xué)性能測(cè)試23-26
• 2.4.1 薄膜殘的余應(yīng)力23-24
• 2.4.2 膜-基結(jié)合力24-25
• 2.4.3 薄膜硬度與彈性模量25
• 2.4.4 薄膜的韌性25
• 2.4.5 薄膜的摩擦學(xué)性能25-26
• 2.5 薄膜潤(rùn)濕及抗腐蝕性能測(cè)試26-28
• 2.5.1 薄膜潤(rùn)濕性能26-27
• 2.5.2 薄膜抗腐蝕性能27-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 3 Cr摻雜和Cr過(guò)渡層對(duì)類(lèi)金剛石薄膜性能的影響29-39
• 3.1 實(shí)驗(yàn)儀器及耗材29-30
• 3.2 薄膜制備工藝參數(shù)30
• 3.3 薄膜結(jié)構(gòu)、組成與形貌分析30-33
• 3.3.1 Raman光譜分析30-31
• 3.3.2 XPS分析31-32
• 3.3.3 AFM分析32-33
• 3.4 薄膜的機(jī)械力學(xué)性能33-37
• 3.4.1 內(nèi)應(yīng)力、膜-基結(jié)合強(qiáng)度和韌性33-35
• 3.4.2 硬度與彈性模量35
• 3.4.3 摩擦磨損性能35-37
• 3.5 薄膜的抗腐蝕性能37-38
• 3.6 本章小結(jié)38-39
• 4 脈沖頻率對(duì)DLC：Cr薄膜性能的影響39-47
• 4.1 實(shí)驗(yàn)儀器及耗材39
• 4.2 薄膜制備工藝參數(shù)39-40
• 4.3 薄膜結(jié)構(gòu)、組成與形貌分析40-43
• 4.3.1 Raman光譜分析40-41
• 4.3.2 XPS分析41-42
• 4.3.3 AFM分析42-43
• 4.4 薄膜的機(jī)械力學(xué)性能分析43-44
• 4.5 薄膜的耐腐蝕性能44-46
• 4.6 本章小結(jié)46-47
• 5 陰極弧電流對(duì)DLC：Cr的性能影響47-53
• 5.1 實(shí)驗(yàn)儀器及耗材47
• 5.2 薄膜制備工藝47-48
• 5.3 薄膜結(jié)構(gòu)、組成與形貌分析48-50
• 5.3.1 Raman光譜分析48
• 5.3.2 XPS分析48-49
• 5.3.3 AFM分析49-50
• 5.4 薄膜的機(jī)械力學(xué)性能分析50-51
• 5.5 薄膜的疏水性能及耐腐蝕性能分析51-52
• 5.6 本章小結(jié)52-53
• 6 Cr過(guò)渡層對(duì)Cr/DLC薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響53-59
• 6.1 實(shí)驗(yàn)儀器及材料53
• 6.2 薄膜制備工藝53-54
• 6.3 薄膜結(jié)構(gòu)、組成與形貌分析54-57
• 6.3.1 Raman光譜分析54-55
• 6.3.2 AFM分析55-56
• 6.3.3 機(jī)械力學(xué)性能分析56-57
• 6.4 疏水抗腐蝕性能分析57-58
• 6.5 本章小結(jié)58-59
• 全文結(jié)論59-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-67
• 附錄67

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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張淵明,彭少洪,毛萱,楊駿,龐先杰,鐘邦克;雜多化合物薄膜化催化劑與異丁烯選擇氧化[J];石油化工;2001年01期

2 楊邦朝;曲喜新;;薄膜及其應(yīng)用[J];材料導(dǎo)報(bào);1988年11期

3 金秀龍,h渡角Ю，

本文編號(hào)：690634