1 中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛 266000
2 华中科技大学材料科学与工程学院，湖北 武汉430074
为了提高漆层与铝合金基体之间的结合力，往往需要进行毛化预处理。激光微织构加工技术具有环保、高效、毛化表面均匀可控等优点，而连续激光器输出的激光更加稳定、速度更快，研究连续激光微织构对漆层结合力的影响很有必要。通过控制激光功率、搭接率两个主要参量进行激光微织构加工，用激光共聚焦显微镜对微织构三维形貌进行观察并表征，用表面轮廓综合测量仪对表面粗糙度Ra、轮廓高度Rz进行测量，使用摩擦磨损试验机采用划痕法对涂层结合力进行测试，最终建立起微织构形貌、表面粗糙度和涂层结合力之间的联系。结果表明：激光功率对微织构形貌尺寸的影响比较明显；火山口和冠状形貌交错分布的微织构形貌有效地提高了漆层结合力；搭接率在0%~20%时结合力较高，平均可达36.41 N，提高54%左右；在划痕试验中，轮廓高度Rz与漆层结合力关系密切；特殊的起伏结构有效抑制了漆层大面积剥离过程。
激光技术 连续激光 微织构加工 结合力 laser technology continuous laser microwoven processing binding force
1 郑州大学 机械与动力工程学院热能系统节能技术与 装备教育部工程研究中心，河南郑州45000
2 河南晶华膜技真空科技有限公司，河南焦作454150
3 中国原子能科学研究院，北京10241
为了改善CrAlN薄膜与基材间的结合强度，提高其耐磨性能。利用阴极弧溅射技术，在45钢基材上沉积了CrAlN薄膜。分析了磁场和靶基距对CrAlN薄膜性能的作用机理，考察了磁场对薄膜的厚度、表面形貌、结合力以及耐磨性能的影响，同时与无磁场时沉积的薄膜进行了对比。结果表明：薄膜膜厚、表面粗糙度、液滴沉积尺寸及数量随着靶基距增大而减小；相较于无磁场样品，有磁场样品的表面粗糙度更小，曲率半径更大，结合力得到了提高。有磁场时界面结合力约为60 N，且随着靶基距变化不大，而无磁场时结合力变化较大。两者在同条件下对比，结合力提高了20%~80%不等；薄膜摩擦系数与磨损率随靶基距增大而减小，同靶基距时有磁场样品的摩擦系数及磨损率较小。当存在磁场且靶基距在160~180 mm时，沉积的CrAlN薄膜性能最优。该研究结果为制备具有更高性能的CrAlN薄膜提供了重要参考。
磁场 靶基距 液滴 结合力 磨损率 magnetic field target-substrate distance droplet binding force wear rate 光学 精密工程
2023, 31(18): 2627
熊庭超 1,2,3殷延益 1,2,3陆丹华 1,2,3吴国龙 1,2,3,*[ ... ]姚建华 1,2,3
1 浙江工业大学机械工程学院，浙江 杭州 310023
2 浙江工业大学激光先进制造研究院，浙江 杭州 310023
3 高端激光制造装备省部共建协同创新中心，浙江 杭州 310023
为解决钛合金上直接电沉积铜沉积质量和结合力差的问题，本团队采用激光重熔/电化学沉积交互进行的方法在TC4合金上制备铜涂层，并采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、自动划痕仪等分析了铜涂层的表面形貌、截面元素组成、截面厚度、物相、结合力、导电性和抗高温氧化性能。通过激光重熔获得了含有CuTi、Cu2Ti、Cu4Ti等金属间化合物的复合涂层，这使得沉积表面获得更多的活性位点，进而提高了沉积速率与沉积质量。实验结果显示：相比于传统的电沉积，激光重熔/电化学沉积交互处理可使重熔层表面的电极响应速率提高约44%，沉积层表面的孔隙明显减少，晶粒间结合更紧密；激光重熔/电化学沉积交互处理能显著提高钛合金表面铜沉积层的沉积质量、抗高温氧化性能以及涂层与基体间的结合力。
激光技术 激光重熔 电化学沉积 钛合金 结合力 沉积机制
1 郑州大学 机械与动力工程学院热能系统节能技术与 装备教育部工程研究中心，河南郑州45000
2 河南晶华膜技真空科技有限公司，河南焦作454150
为了解决类金刚石（DLC）薄膜与金属基材间的界面结合强度问题，本研究采用直流等离子体增强化学气相沉积（DC-PECVD）技术，以等时长、不同偏压条件在45钢基材上沉积复合DLC薄膜。采用扫描电镜、原子力显微镜观察薄膜形貌；采用拉曼光谱仪分析薄膜成分；采用涂层附着力自动划痕仪测定膜基结合强度。结果表明：制备偏压从-600 V~-1 200 V变化时，复合DLC薄膜表面粗糙度增大，薄膜总厚度增加，总膜厚最大为16.3 μm；氢含量降低，石墨相对含量增加，过渡层DLC与顶层DLC膜间的结构成分差异减小。在等时长沉积条件下，随着制备负偏压的增加，复合DLC薄膜残余应力增大，结合力减小，结合力最大为54.5 N左右。顶层DLC膜制备偏压为-600 V~-800 V时综合性能较优。
DC-PECVD 负偏压 H-DLC 多峰拟合 结合力 DC-PECVD negative bias voltage H-DLC multi-peak fitting binding force
1 1.天津大学 材料科学与工程学院, 天津 300350
2 2.中国科学院 宁波材料技术与工程研究所, 新能源技术研究所,宁波 315201
3 3.河北工业大学 机械工程学院, 天津 300130
4 4. Department of Physics, Chemistry, and Biology (IFM), Linköping University, Linköping 581 83, Sweden
锆合金表面涂层研究作为提高核燃料包壳事故容错能力的重要技术手段之一, 能够有效解决失水事故下锆水反应的问题。Zr2Al3C4以其优异的抗氧化性能和适用于核环境的化学组分而成为锆合金包壳的候选涂层材料之一。由于Zr2Al3C4涂层与锆合金基底之间的元素扩散以及热膨胀系数不匹配等问题, 在其上制备Zr2Al3C4涂层的相关研究较少。本研究通过磁控溅射结合后续热处理工艺, 以Al/Mo-C作为扩散屏障层, 在锆合金基底上制备Zr2Al3C4涂层。结合X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等分析手段, 研究了Al/Mo-C中间层对涂层的相和微观结构的影响。结果表明, 在800 ℃退火3 h后, 未添加中间层的涂层开裂, 同时由于Zr-Al-C涂层与基底之间存在明显的元素扩散, 导致Zr2Al3C4无法成相。Al/Mo-C中间层作为扩散屏障, 能够有效阻止退火过程中Zr-Al-C涂层和基底之间的元素扩散, 从而大大降低Zr-Al-C涂层与标准化学量比的偏差, 有利于最终涂层中Zr2Al3C4相的形成。此外, 该扩散屏障层能够抑制Zr2Al3C4涂层在退火过程中产生裂纹, 同时将退火态涂层与锆合金基底的结合力提高30 N。
Zr2Al3C4 中间层 扩散屏障 结合力 Zr2Al3C4 coating interlayer diffusion adhesion
江西科技学院汽车工程学院, 江西 南昌 330098
选择激光和等离子结合喷涂方法来制备得到Co-Cr3C2涂层, 并对涂层性能进行实验测试分析。研究结果表明: 以等离子喷涂得到涂层和基体之间形成了机械结合状态, 生成了大量空洞与微裂纹结构, 整体组织结构较为疏松; 采用激光/等离子来制得的Co-Cr3C2 涂层形成了致密的内部组织。利用激光/等离子喷涂得到Co-Cr3C2 涂层孔隙率0.86%, 结合强度达到了90.54 MPa; 等离子喷涂制得涂层孔隙率为1.8%, 结合强度40.68 MPa。采用等离子喷涂工艺时, 形成熔融颗粒; 采用激光/等离子喷涂工艺时, 没有形成大尺寸未熔颗粒, 具有细小尺寸的晶粒, 形成了致密的组织结构。
激光 等离子 喷涂涂层 结合力 laser plasma spraying spraying coating Co-Cr3C2 Co-Cr3C2 bonding strength
为初步研究钴粒电镀镍层在无中子辐照的压水堆稳态工作条件下服役的可行性及极端事故工况对电镀镍层的影响,先后 将镀镍钴粒在2 MPa氦气环境下400°C、600°C热处理240 h、0.5 h。 用扫描电镜对电镀镍层的表面和断面形貌进行了表征,用能谱仪分析了镀层与基体的界面元素扩 散情况。结果表明镍镀层在居里温度358 °C附近的热膨胀系数突变以及钴基体在427 °C附近的 相变不会对镍镀层造成破坏性损伤,界面的元素互扩散使镀层与基体的结合更加紧密。
光谱学 热处理 结合力 界面分析 电镀镍钴粒 压水堆 spectroscopy heat treatment adhesion interface analysis nickel electroplated Co-pellets pressurized water reactor
1 中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院强激光材料重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
用电子束蒸发技术在晶体及激光陶瓷两种基底上沉积了氧化铪（HfO2）单层膜，采用掠角X射线衍射（GIXRD）技术和纳米划痕仪对薄膜的晶向结构和力学特性进行了研究。实验结果表明，HfO2薄膜在单晶晶体和多晶陶瓷基底上均呈现多晶态结构，均呈（020）面择优生长，陶瓷基底上薄膜的择优取向更明显。膜基结合较差的晶体-HfO2体系上薄膜的衍射峰较多，膜基结合较好的陶瓷-HfO2体系上薄膜的衍射峰较少。对比两个基底和其上薄膜的X射线衍射(XRD)结果发现，晶体基底的单晶结构与其上薄膜的多晶结构晶态差异较大，导致其膜基间有较大的残余应力，所以其膜基结合力也较差，这种弱结合力导致基底对薄膜的束缚作用较小，其上薄膜具有更多的衍射峰；陶瓷基底的多晶结构与其上薄膜的多晶结构差异较小，导致其上薄膜的择优生长更强，更有效地消除了残余应力，所以陶瓷-HfO2体系的膜基结合力较晶体-HfO2体系好，这种较强的结合力限制了薄膜向更多HfO2晶向的发展，其上薄膜衍射峰较少。
薄膜 晶向结构 结合力 激光陶瓷 晶体
深圳市艾比森实业有限公司， 广东 深圳 518112
显示用LED的衰减问题特别是蓝光的衰减，是封装业界无法避免的问题，影响衰减的因素有很多，如散热、粘合胶、封装胶、晶片本身等。文章从各种封装胶的特性入手，结合试验数据提出相应的解决方案。
衰减 折射 结合力 分层 attenuation refraction adhesion stratification
1 四川大学原子与分子物理研究所,四川,成都,610064
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
超细钼丝是Z-pinch物理实验常用的材料之一.采用亚硫酸脉冲镀金技术,在超细钼丝上镀制一层均匀致密的金层来改善钼丝性能.实验研究和优化了影响镀层质量和沉积效率的主要工艺条件,优化后的阴极电流密度2 mA/cm2,溶液pH值8.5,溶液温度40°.用扫描电镜观察镀金钼丝的表面形貌及镀层质量;用划痕法测试了镀层与钼丝表面的结合力.实验结果表明,采用经过优化的镀金工艺能够在直径小于15 μm的钼丝上镀制厚度0.6～2.5 μm的致密金层,且能够有效地降低钼丝表面的粗糙度和提高抗氧化能力,满足Z-pinch实验的需要.
钼丝 镀层 脉冲镀金 结合力 Molybdenum wire Plating layer Pulse gilding Bind-force Z-pinch Z-pinch
