厚类金刚石碳基薄膜的制备及摩擦与腐蚀性能的表征

• 作者: 万善宏 张广安 李安 李霞 王云锋
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: SUS304不锈钢 厚DLC薄膜 耐磨损 耐腐蚀 掺Si
• 年，卷（期）: 2019,（4）
• 所属期刊栏目: 表面失效及防护
• 页码范围: 253-261
• 页数: 9页
• 分类号: TG174.442
• 字数: 4967字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.04.036

摘要

目的 设计多层掺Si交替沉积的厚DLC薄膜,改善SUS304不锈钢的耐磨性与耐蚀性,拓展其使用范围.方法 使用等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术,在C2H2-SiH4气氛中,通过Six-DLC与Siy-DLC交替沉积的制备方法,以SUS304不锈钢为基底,制备了厚度为20.0、34.9、41.6μm的三种不同调制比(1:5、1:1、4:1)的厚类金刚石碳基薄膜.利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱、纳米压痕仪、RST3划痕仪,分析了厚DLC薄膜的微观结构与力学性能.利用CSM摩擦磨损试验机评价厚DLC薄膜的摩擦学性能,并用能谱仪对磨斑成分进行分析.利用电化学工作站分析厚DLC薄膜的腐蚀行为,并用扫描电镜观察腐蚀形貌.结果 厚DLC薄膜结构致密,强化效果明显,硬度最高达13.8 GPa,结合力在21～29 N范围内.SUS304不锈钢的摩擦系数在跑和阶段急速升高至0.5,随着滑动次数的增加,呈上升趋势,1 h后,磨损率无法用轮廓仪测量.厚DLC薄膜在低载荷与高载荷下的摩擦系数始终保持在0.05～0.2之间,磨损率低至9.4×10-17 mm3/(N·m).电化学测试表明,SUS304不锈钢的腐蚀电位为-0.49 V,腐蚀电流密度为1.46×10-6 A/cm2.与SUS304不锈钢相比,三种厚度的DLC薄膜腐蚀电位正移、极化电阻升高,腐蚀电流密度最大可降低3个数量级.结论 厚DLC薄膜的应用可以有效降低摩擦磨损,腐蚀倾向相比于不锈钢明显降低,具有良好的耐腐蚀性.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张广安	中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室	29	137	7.0	10.0
2	李霞	中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室	68	490	13.0	20.0
3	王云锋	兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室	6	7	2.0	2.0
4	李安	兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室	2	2	1.0	1.0
5	万善宏	伍伦贡大学工程与信息科学学院	1	2	1.0	1.0