發(fā)布時間：2017-08-17 19:14

  本文關鍵詞：鉻摻雜碳基多功能性薄膜的制備及其性能研究

  更多相關文章： DLC薄膜 Cr元素摻雜 Cr過渡層 電弧蒸發(fā)法 結構特征 性能分析

【摘要】：類金剛石(DLC)薄膜由金剛石相(sp3碳雜化結構)和石墨相(sp2碳雜化結構)組成,具有眾多優(yōu)良的性能,如硬度高、摩擦系數低、透光性能好、化學性質穩(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,可被廣泛應用在機械、光學、電子學、生物醫(yī)學等領域。然而,在基礎研究與實際應用過程中,發(fā)現DLC薄膜的缺陷,如較高的內應力,韌性和熱穩(wěn)定性差等,會削弱薄膜的性能和使用壽命。為此,科研人員展開了一系列的改性研究,發(fā)現通過對基底表面預處理、異質元素摻雜、構建過渡層,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元素摻雜、Cr過渡層設計以及兩者的協同作用對DLC薄膜結構和性能的影響。通過采用雙激發(fā)源多弧(脈沖陰極弧和直流陰極弧)蒸發(fā)技術,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,可以實現Cr元素摻雜或Cr過渡層沉積,在單晶硅和不銹鋼基底上制備了DLC薄膜、鉻過渡層/DLC薄膜(Cr/DLC),鉻摻雜DLC薄膜(DLC:Cr)和鉻過渡層／鉻摻雜DLC薄膜(Cr/DLC:Cr)。通過Raman光譜儀分析薄膜的相結構、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、臺階儀、摩擦磨損試驗機分別測量了硬度和彈性模量、厚度和內應力、摩擦系數,并對薄膜的潤濕性能和抗腐蝕性能進行了測試。重點研究了脈沖頻率、直流陰極弧功率及Cr過渡層對薄膜的元素組成,相結構及性能的影響,為DLC薄膜的應用提供理論依據。
【關鍵詞】：DLC薄膜 Cr元素摻雜 Cr過渡層 電弧蒸發(fā)法 結構特征 性能分析
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-17
• 1.1 類金剛石薄膜10-11
• 1.1.1 類金剛石薄膜的定義10
• 1.1.2 DLC薄膜的結構10-11
• 1.1.3 DLC薄膜的性能與應用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、結構和形貌表征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內容15-17
• 2 薄膜的制備、表征與測試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、結構和形貌表征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 薄膜機械力學性能測試23-26
• 2.4.1 薄膜殘的余應力23-24
• 2.4.2 膜-基結合力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 薄膜的摩擦學性能25-26
• 2.5 薄膜潤濕及抗腐蝕性能測試26-28
• 2.5.1 薄膜潤濕性能26-27
• 2.5.2 薄膜抗腐蝕性能27-28
• 2.6 本章小結28-29
• 3 Cr摻雜和Cr過渡層對類金剛石薄膜性能的影響29-39
• 3.1 實驗儀器及耗材29-30
• 3.2 薄膜制備工藝參數30
• 3.3 薄膜結構、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 薄膜的機械力學性能33-37
• 3.4.1 內應力、膜-基結合強度和韌性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38-39
• 4 脈沖頻率對DLC：Cr薄膜性能的影響39-47
• 4.1 實驗儀器及耗材39
• 4.2 薄膜制備工藝參數39-40
• 4.3 薄膜結構、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 薄膜的機械力學性能分析43-44
• 4.5 薄膜的耐腐蝕性能44-46
• 4.6 本章小結46-47
• 5 陰極弧電流對DLC：Cr的性能影響47-53
• 5.1 實驗儀器及耗材47
• 5.2 薄膜制備工藝47-48
• 5.3 薄膜結構、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 薄膜的機械力學性能分析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52-53
• 6 Cr過渡層對Cr/DLC薄膜結構和性能的影響53-59
• 6.1 實驗儀器及材料53
• 6.2 薄膜制備工藝53-54
• 6.3 薄膜結構、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 機械力學性能分析56-57
• 6.4 疏水抗腐蝕性能分析57-58
• 6.5 本章小結58-59
• 全文結論59-60
• 致謝60-61
• 參考文獻61-67
• 附錄67

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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;;薄膜及其應用[J];材料導報;1988年11期

3 金秀龍,h渡角Ю，

本文編號：690634