偏压对DLC薄膜结构及摩擦学性能的影响

• 作者: 刘长鑫 周野飞 李璐璐 杨庆祥 王少峰
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: DLC薄膜 磁控溅射沉积 偏压 微观结构 耐磨性
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 所属期刊栏目: 表面摩擦磨损与润滑
• 页码范围: 141-147,161
• 页数: 8页
• 分类号: TG174.4
• 字数: 3436字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.03.018

摘要

目的 通过调节偏压,改善无氢DLC薄膜的微观结构,提高其力学性能和减摩抗磨性能.方法采用离子束辅助增强磁控溅射系统,沉积不同偏压工艺的DLC薄膜.采用原子力显微镜(AFM)观察薄膜表面形貌,采用拉曼光谱仪对薄膜的微观结构进行分析,采用纳米压痕仪测试薄膜硬度及弹性模量,采用表面轮廓仪测定薄膜沉积前/后基体曲率变化,并计算薄膜的残余应力,采用大载荷划痕仪分析薄膜与不锈钢基体的结合力,采用TRB球-盘摩擦磨损试验机评价薄膜的摩擦学性能,采用白光共聚焦显微镜测量薄膜磨痕轮廓,并计算薄膜的磨损率.结果偏压对DLC薄膜表面形貌、微观结构、力学性能、摩擦学性能都有不同程度的影响.偏压升高导致碳离子能量升高,表面粗糙度呈现先减小后增加的趋势,?400 V的薄膜表面具有最小的表面粗糙度且C─C sp3键含量最多,这也导致了此偏压下薄膜的硬度最大.薄膜的结合性能与碳离子能量大小呈正相关,?800 V时具有3.98 N的最优结合性能.不同偏压工艺制备的薄膜摩擦系数随湿度的增加,均呈现减小的趋势,偏压为?400 V时,薄膜在不同湿度环境中均显示出最优的摩擦学性能.结论偏压为?400 V时,DLC薄膜综合性能最优,其表面粗糙度、硬度、结合力和摩擦系数分别为2.5 nm、17.1 GPa、2.81 N和0.11.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	杨庆祥	燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室	60	548	14.0	20.0
2	周野飞	燕山大学机械工程学院	17	92	5.0	9.0
6	刘长鑫	燕山大学机械工程学院	4	16	2.0	4.0
7	王少峰	燕山大学机械工程学院	2	0	0.0	0.0
8	李璐璐	燕山大学机械工程学院	2	0	0.0	0.0