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2025-01-08 00:23本頁(yè)面
【正文】 般較小。常用電壓為500～ 2022V，反應(yīng)溫度介于室溫和 100℃ 之間。與普通電解池的不同之處在于它一般以導(dǎo)電性不好的有機(jī)試劑作為電解液。 液相中類金剛石薄膜的制備工藝和理論 液相沉積 DLC 薄膜不僅需要碳源的介電常數(shù)要高而且其黏度要小。此外，包含有活性甲基基團(tuán)（分子中甲基基團(tuán)直接與極性基團(tuán)鍵合）的碳材料是適合沉積薄膜的碳源，因?yàn)樵诜磻?yīng)過程中甲基基團(tuán)容易斷鍵生成活性中間體，這與氣相沉積結(jié)果類似。 乙醇的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 CH3CH2OH 乙腈的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 CH3CN 甲醇的結(jié)構(gòu)式 CH3OH 很多報(bào)道都對(duì)液相法沉積類金剛石薄膜的機(jī)理有所闡述，其中較為通用的一種機(jī)制為極化反應(yīng)機(jī)理： （ 1） 極性分子中正負(fù)電荷的重心不重合，電子分布偏向極性基團(tuán)； （ 2） 在高電位作用下，極化分子被誘導(dǎo)極化，電子分布進(jìn)一步改 變，正負(fù)電荷重心更加遠(yuǎn)離 ,分子轉(zhuǎn)變成帶有能量的能量分子 CH3X 高電壓 CH3— X*（能量分子） （ 3） 在電極之間施加的高電壓使電極表面活化，成為活化的反應(yīng)點(diǎn) （ 4） 能量分子 CH3X*在電極表面的活化點(diǎn)吸附成為活化分子 CH3X* 吸附在電極表面的活化點(diǎn) CH3≠（活化分子） （ 5） 活化分子在電極表面發(fā)生電化學(xué)生成 DLC 薄膜、氣體等產(chǎn)物 CH3≠ 發(fā)生電化學(xué)反應(yīng) C + H2O + 其它產(chǎn)物 氫元素的含量是影響類金剛石碳膜結(jié)構(gòu)的重要因素。賀等在極化反應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)分析，提出了無氫類金剛石薄膜的形成機(jī)理 ——兩種脫氫機(jī)制：一種是由反應(yīng)速率控制的脫氫機(jī)制；另一種是羥基起主要作用的脫氫機(jī)制。 第一種機(jī)制： 脫氫按照如下步驟進(jìn)行： （ a）甲基基團(tuán)被吸附到襯底表面的活化點(diǎn)上； （ b） H－ H 鍵形成， C－ H 鍵削弱； （ c） H2 從襯底表面釋放出來， C－ C 弱鍵形成； （ d） C－ C 鍵形成。隨著這個(gè)過程的不斷進(jìn)行，連接在碳 原子上的氫原子被逐漸分解出來。 Fig. 2 Aschematic diagram of the process of dehydrogenation 圖 2. 脫氫過程示意圖 第二種機(jī)制： 氫原子應(yīng)該是成對(duì)脫離的，在一些局部的區(qū)域，如果氫原子的數(shù)目為奇數(shù)，氫原子的去除就有賴于醇類液體分子中所含有的羥基基團(tuán)。 根據(jù)上面提到的反應(yīng)機(jī)理，以甲醇為電解質(zhì)溶液，在陽(yáng)極的反應(yīng)如下： 4 OHδ → O2↑ + H2O 在陽(yáng)極的反應(yīng)過程中，生成了水分子，在外加電壓的作用下，水分子將會(huì)按照甲醇分子的方式進(jìn)行極化，進(jìn)而發(fā)生下面的反應(yīng)： H2O → H+ + OH 生成的 H+在陰極獲得電子，形成 H 原子。這些氫原子與連接在碳原子上的剩余氫原子配對(duì)，從而將剩余的氫原子脫掉。 為了沉積得到附著性能良好的膜層，通常采用了梯度過渡層及摻入金屬如 Ti、 W、 Cr、 Ta 等，降低類金剛石內(nèi)應(yīng)力。 Cr/CrN/CrNC/CrC/DLC 梯度膜層的研究 選擇中間過渡層材料要考慮以下幾點(diǎn)： 1)熱膨脹系數(shù)適中，能夠釋放薄膜與基材之間的熱應(yīng)力； 2)與金屬材料和 DLC膜均有較好的附著力； 3)自身化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。 中頻磁控濺射， 中頻磁控濺射， 源， ， ， ， Scheme of facility Cr/CrN/CrNC/ CrC 梯度層作為過渡層沉積摻 Cr 類金剛石(Cr–DLC)薄膜 ，研究中頻功率對(duì) Cr–DLC 微觀結(jié)構(gòu)及機(jī)械性能的影響 ，對(duì)膜層附著性能進(jìn)行了對(duì)比分析 。 采用 AE 公司中頻電 源 (40 kHz)，離子源為長(zhǎng)條狀無燈絲離子源 (IBS) Crosssectional SEM morphology of film 為了考察中頻功率對(duì) Cr摻入量以及膜層性能、結(jié)構(gòu)的影響，試驗(yàn)調(diào)整 Cr 靶中頻功率，樣品 1 為 kW、樣品 2 為 kW、樣品 3 為 kW、樣品 4 為 kW、樣品5 為 kW 表 1 膜層厚度與成分 Table 1 Thickness and position of films 樣品 1 樣品 2 樣品 3 樣品 4 樣品 5 膜厚 Xc/% XCr/% ID/IG and position of G peak for different MF power 圖 5 膜層俄歇能譜分析 AES concentration depth profiles for DLC film 表 2 薄膜機(jī)械力學(xué)性能 Table 2 Tribological properties of films 樣品 1 樣品 2 樣品 3 樣品 4 樣品 5 硬度 Hk/GPa 摩擦 因數(shù) Adhesion of Cr–DLC with different MF powe
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