316L不锈钢和钛合金表面DLC（Ni）薄膜的制备与性能研究

发布时间：2022-12-07 22:02

　　316L不锈钢和TC4钛合金由于其良好的力学性能以及较低的成本,广泛应用于海洋领域,但是在海水环境,316L不锈钢和TC4钛合金很容易受到摩擦从而加剧腐蚀,导致大量的财产损失。目前,磁控溅射是主流的物理气相沉积（PVD）表面处理技术之一,其制备的薄膜具有结合性能强和致密度高等优点。因此,本文采用磁控溅射技术制备DLC薄膜以改善316L不锈钢和TC4钛合金在模拟海水中的耐摩擦和耐腐蚀性能。采用射频磁控溅射技术在316L不锈钢和TC4钛合金上沉积了DLC薄膜和Ni-DLC薄膜,并通过拉曼光谱仪（Raman）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对薄膜成分、形貌和结构进行了表征;用纳米压痕仪、划痕仪和摩擦磨损仪对薄膜的力学性能进行表征;采用循环伏安法和交流阻抗法对薄膜在模拟海水中的耐腐蚀性能进行研究。本文通过调节射频功率来优化DLC薄膜的制备工艺,实验结果表明射频功率对DLC薄膜的形貌、结构和性能有重要的影响。随着射频功率的增加,薄膜的沉积速率上升。由断面形貌可知薄膜结构致密,厚度均一。XPS结果表明薄膜中的化学键主要以C-C键为主,有少量的C-O键... 

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 前言
    1.2 类金刚石膜的结构
    1.3 类金刚石薄膜的制备方法
        1.3.1 离子束沉积
        1.3.2 过滤式真空阴极弧(FCVA)技术
        1.3.3 脉冲激光沉积(PLD)技术
        1.3.4 磁控溅射
        1.3.5 等离子体增强化学气相沉积
    1.4 类金刚石薄膜的性能及应用
        1.4.1 力学与摩擦磨损性能
        1.4.2 薄膜电学性能
        1.4.3 光学性能
        1.4.4 声学性能
        1.4.5 生物医学性能
    1.5 掺杂元素后DLC薄膜性能的变化
    1.6 316 L不锈钢和TC4钛合金存在的问题
    1.7 本论文的主要研究目的及意义
        1.7.1 本论文的选题背景
        1.7.2 本论文的主要研究内容
第2章 实验条件及研究方法
    2.1 316 L和TC4钛合金基体预处理
    2.2 DLC涂层的制备
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 沉积设备概述
        2.2.3 DLC薄膜与Ni-DLC薄膜的制备过程
    2.3 DLC薄膜的微观结构及性能表征
        2.3.1 薄膜的表面成分与形貌观察
        2.3.2 薄膜的力学性能测试
        2.3.3 薄膜的耐腐蚀性能测试
    2.4 本章小结
第3章 DLC薄膜的制备与表征
    3.1 引言
    3.2 DLC薄膜的制备工艺
    3.3 DLC 薄膜表面化学键及截面形貌分析
        3.3.1 DLC薄膜的Raman分析
        3.3.2 DLC薄膜XPS分析
        3.3.3 DLC薄膜SEM分析
    3.4 DLC薄膜TEM分析
    3.5 DLC薄膜力学性能表征
        3.5.1 DLC薄膜纳米压痕测试
        3.5.2 DLC薄膜结合力测试
        3.5.3 DLC薄膜在模拟海水中的摩擦性能测试
    3.6 DLC薄膜在模拟海水中耐腐蚀性能测试
    3.7 本章小结
第4章 镍掺杂类金刚石薄膜的制备与表征
    4.1 引言
    4.2 Ni-DLC薄膜的制备工艺
    4.3 Ni-DLC薄膜表面成分及形貌分析
        4.3.1 Ni-DLC薄膜Raman分析
        4.3.2 Ni-DLC薄膜的XPS分析
        4.3.3 Ni-DLC薄膜SEM分析
    4.4 Ni-DLC薄膜TEM分析
    4.5 Ni-DLC薄膜力学性能分析
        4.5.1 Ni-DLC薄膜纳米压痕测试
        4.5.2 Ni-DLC薄膜结合力测试
        4.5.3 Ni-DLC薄膜在模拟海水中摩擦学性能测试
    4.6 Ni-DLC薄膜在模拟海水中的耐腐蚀性能测试
    4.7 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3712940