ta-C涂層具有眾多卓越的性能,其超高的硬度和化學穩(wěn)定性在精密加工和汽車等行業(yè)都產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益。由于ta-C涂層與高速鋼具有較大的機械性能差異,并且其涂層具有較大的本征內(nèi)應(yīng)力,導(dǎo)致了涂層具有較差的膜基結(jié)合性能。PVD制備ta-C涂層過程中碳的離化率較低,導(dǎo)致了ta-C涂層沉積速率較低并且性能較差。本文為提高ta-C涂層的結(jié)合性能,設(shè)計了支撐層結(jié)構(gòu);為提高涂層沉積速率和性能,使用脈沖弧技術(shù)提高沉積過程中等離子體的離化率。本文使用自行研制的脈沖電源,通過改變脈沖頻率、脈沖寬度、脈沖端平均電流和脈沖峰值電流和氣壓等參數(shù)研究了石墨脈沖陰極弧放電特性和光譜特性。本文設(shè)計了Cr/ta-C梯度結(jié)構(gòu),利用脈沖陰極弧技術(shù)在M2高速鋼和單晶Si片上制備ta-C涂層。通過改變沉積工藝參數(shù)研究了脈沖峰值電流、沉積時間、基體倍轉(zhuǎn)模式對涂層沉積速率,表面大顆粒,膜基結(jié)合力,涂層結(jié)構(gòu),納米硬度和摩擦磨損性能的影響。放電測試結(jié)果表明,保持脈沖端和直流端平均電流不變,脈寬不變,隨著頻率的增大,基體電流不斷減小,C+/Ar+值不斷減小;保持脈沖端和直流端平均電流不變,頻率不變,隨著脈寬的增大,基體電流不斷減小,C+...

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 真空陰極弧技術(shù)
        1.2.1 真空陰極弧鍍膜原理
        1.2.2 磁過濾陰極弧技術(shù)
        1.2.3 脈沖陰極弧放電技術(shù)
    1.3 ta-C涂層結(jié)構(gòu)、應(yīng)用及研究進展
        1.3.1 ta-C的結(jié)構(gòu)
        1.3.2 ta-C涂層應(yīng)用
        1.3.3 ta-C 涂層研究進展
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第2章 實驗設(shè)備與研究方法
    2.1 實驗設(shè)備及實驗材料準備
        2.1.1 實驗設(shè)備
        2.1.2 實驗材料
        2.1.3 試樣準備
    2.2 實驗方法
        2.2.1 脈沖陰極弧放電特性及等離子體光譜測試
        2.2.2 ta-C涂層制備
    2.3 分析測試方法
        2.3.1 掃描電子顯微鏡
        2.3.2 Raman光譜
        2.3.3 膜基結(jié)合強度測試
        2.3.4 涂層納米硬度測試
        2.3.5 摩擦磨損
第3章 石墨脈沖陰極弧放電特性的研究
    3.1 調(diào)節(jié)頻率改變峰值電流對放電特性的影響
    3.2 調(diào)節(jié)脈寬改變峰值電流對放電特性的影響
    3.3 峰值電流不變時脈寬和頻率對放電特性的影響
    3.4 脈沖端平均電流對放電特性的影響
    3.5 峰值電流不變的情況下改變脈沖平均電流對放電特性的影響
    3.6 本章小結(jié)
第4章 石墨脈沖陰極弧光譜特性的研究
    4.1 調(diào)節(jié)脈寬改變峰值電流對等離子體光譜的影響
    4.2 調(diào)節(jié)頻率改變峰值電流對等離子體光譜的影響
    4.3 峰值電流不變時脈寬和頻率對等離子體光譜的影響
    4.4 脈沖端平均電流對等離子體光譜的影響
    4.5 峰值電流不變的情況下改變脈沖平均電流對光譜的影響
    4.6 本章小結(jié)
第5章 石墨脈沖陰極弧制備ta-C涂層結(jié)構(gòu)性能研究
    5.1 ta-C涂層工藝的探索
    5.2 ta-C表面形貌和截面形貌分析
        5.2.1 不同沉積時間ta-C表面形貌和截面形貌分析
        5.2.2 不同峰值電流ta-C表面形貌和截面形貌分析
        5.2.3 不同倍轉(zhuǎn)模式ta-C表面形貌和截面形貌分析
    5.3 ta-C膜基結(jié)合強度研究
        5.3.1 不同沉積時間的膜基結(jié)合強度
        5.3.2 倍轉(zhuǎn)模式下的膜基結(jié)合強度
        5.3.3 不同脈沖峰值電流的膜基結(jié)合強度
    5.4 ta-C涂層Raman光譜分析
        5.4.1 不同脈沖峰值電流Raman光譜分析
        5.4.2 不同倍轉(zhuǎn)模式Raman光譜分析
    5.5 ta-C涂層納米硬壓痕分析
        5.5.1 不同脈沖峰值電流納米壓痕
        5.5.2 不同倍轉(zhuǎn)模式納米壓痕
    5.6 涂層摩擦磨損性能研究
        5.6.1 峰值電流對ta-C涂層摩擦性能高影響
        5.6.2 倍轉(zhuǎn)模式對ta-C涂層摩擦學性能影響
    5.7 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝



本文編號：3789008