非平衡磁控溅射沉积类石墨碳膜结构及其摩擦学性能 被引量：12

1

作者 王永军 李红轩 +4 位作者 吉利 刘晓红 吴艳霞 周惠娣 陈建敏 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期17-22,共6页

利用非平衡磁控溅射技术在单晶硅基底上沉积了类石墨非晶碳膜。利用X射线光电子光谱、Ram an光谱、高分辨透射电子显微镜及原子力显微镜对沉积薄膜的微观结构进行了详细表征;利用纳米压痕仪和球盘摩擦试验机分别对其力学性能和摩擦学性... 利用非平衡磁控溅射技术在单晶硅基底上沉积了类石墨非晶碳膜。利用X射线光电子光谱、Ram an光谱、高分辨透射电子显微镜及原子力显微镜对沉积薄膜的微观结构进行了详细表征;利用纳米压痕仪和球盘摩擦试验机分别对其力学性能和摩擦学性能进行了测试。结果表明,当前制备的非晶碳膜中sp2杂化碳占主导呈现出类石墨特征,但薄膜硬度可达14.2 GPa。大气环境中的摩擦性能测试表明,所制备的类石墨非晶薄膜具有优异的摩擦学性能：其承载能力高达2.8 GPa,同时具有较低摩擦因数（~0.05）和磨损率（~10-11cm3/Nm）。类石墨碳膜优异的摩擦学性能主要归因于其独特的结构、较低的内应力及良好的热稳定性。 展开更多

关键词 类石墨碳膜 磁控溅射 摩擦磨损

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离子束辅助磁控溅射制备类石墨碳膜的结构与性能研究 被引量：7

2

作者 赵蕾 付永辉 +2 位作者 刘登益 朱晓东 何家文 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期181-186,共6页

采用离子束辅助磁控溅射技术(IBMSD)制备了高硬度、低电阻率的类石墨碳膜(GLC),用TEM和XRD考察其组成相,用XPS、FTIR和电阻率间接确定其碳键结构,并测定了不同气体和离子能量辅助轰击下制备的几组薄膜的沉积速率、成分、硬度和粗糙度等... 采用离子束辅助磁控溅射技术(IBMSD)制备了高硬度、低电阻率的类石墨碳膜(GLC),用TEM和XRD考察其组成相,用XPS、FTIR和电阻率间接确定其碳键结构,并测定了不同气体和离子能量辅助轰击下制备的几组薄膜的沉积速率、成分、硬度和粗糙度等.结果表明:采用IBMSD制备的GLC是一种以sp2键为主的非晶硬质碳膜.CH4辅助轰击较Ar有利于提高沉积速率.辅助轰击能量的增大使薄膜表面粗糙度先减小后增大,硬度的变化一定程度上与粗糙度相关. 展开更多

关键词 离子束辅助沉积(IBAD) 磁控溅射 类石墨碳膜 结构

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类石墨碳膜的制备及其与类金刚石碳膜的区分 被引量：19

3

作者 杜军 何家文 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 2005年第4期6-8,12,共4页

类金刚石碳膜的碳键结构一般以sp3为主,用离子束辅助磁控溅射制备了以sp2为主的非晶碳膜,即类石墨碳膜.分析类石墨碳膜的成分、组织结构,并通过这些结果区分类石墨碳膜与类金刚石碳膜.采用卢瑟福背散射谱(RBS)、x射线衍射(XRD)、透射电... 类金刚石碳膜的碳键结构一般以sp3为主,用离子束辅助磁控溅射制备了以sp2为主的非晶碳膜,即类石墨碳膜.分析类石墨碳膜的成分、组织结构,并通过这些结果区分类石墨碳膜与类金刚石碳膜.采用卢瑟福背散射谱(RBS)、x射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、x射线光电子谱(XPS)、四点探针法(FPM)分析了成分、组织结构及电阻率,结果表明:制备碳膜的晶体结构是非晶,碳键结构以sp2为主,电阻率在10-4～10-2 Ω·(m之间.证明这种非晶碳膜不同于类金刚石碳膜(sp3为主). 展开更多

关键词 类金刚石碳膜 类石墨碳膜 碳键结构

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基体偏压对高功率脉冲磁控溅射制备类石墨碳膜的影响研究 被引量：15

4

作者 张学谦 黄美东 +1 位作者 柯培玲 汪爱英 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期969-974,共6页

采用高功率脉冲磁控溅射技术于Si基底表面制备了类石墨碳膜,研究了基体偏压对薄膜沉积速率、微观结构、力学性能及摩擦学性能的影响规律。结果表明:随着基底偏压的增高,GLC薄膜sp2含量呈先减小后增加的趋势,在-100 V时达到最小值;其表... 采用高功率脉冲磁控溅射技术于Si基底表面制备了类石墨碳膜,研究了基体偏压对薄膜沉积速率、微观结构、力学性能及摩擦学性能的影响规律。结果表明:随着基底偏压的增高,GLC薄膜sp2含量呈先减小后增加的趋势,在-100 V时达到最小值;其表面粗糙度逐渐降低;硬度和内应力逐渐增大;在基体偏压为-300 V时薄膜的摩擦性能最好,高sp2含量、高硬度和低表面粗糙度共同决定了GLC薄膜优异的摩擦学性能。 展开更多

关键词 高功率脉冲磁控溅射 偏压 类石墨碳膜 微观结构

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不同Ti含量类石墨碳膜干摩擦磨损性能研究 被引量：5

5

作者 丁兰 贺志勇 +3 位作者 鲍明东 徐雪波 吴明英 张颖 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期131-137,共7页

目的提高高速钢的干摩擦学性能,探究不同Ti含量掺杂对类石墨碳膜摩擦性能的影响。方法用非平衡磁控溅射离子镀技术制备了不同Ti含量的类石墨碳膜,用光学显微镜、扫描电子显微镜、Raman光谱、洛氏硬度计、纳米压痕仪等分析薄膜的微观结... 目的提高高速钢的干摩擦学性能,探究不同Ti含量掺杂对类石墨碳膜摩擦性能的影响。方法用非平衡磁控溅射离子镀技术制备了不同Ti含量的类石墨碳膜,用光学显微镜、扫描电子显微镜、Raman光谱、洛氏硬度计、纳米压痕仪等分析薄膜的微观结构和力学性能,用高速线性往复磨损试验机检测薄膜的干摩擦学性能,并用光学显微镜观察磨痕。结果制备的碳膜表面颗粒尺寸较小,断面致密,且逐渐趋向柱状结构。随着Ti靶溅射电流的增大,逐渐增加的Ti元素打断了sp^3键生长,薄膜中生成更稳定的sp^2键,且sp^2键含量先增大后减小,在0.8 A达到最大,溅射电流为1.1 A时,Ti元素含量最大,sp^2键和sp^3键都减少。碳膜与基体结合力随着Ti靶电流变大而先增大后减小,在0.8 A结合最佳,约为HF3级。硬度和弹性模量先减小后增加,0.8 A时达到最小。碳膜摩擦系数相比于原样都较低,在0.09~0.12之间。磨损率先增大后减小,维持在(5~15)×10^(-16) m^3/(N·m)左右。结论不同Ti含量的类石墨碳膜,能明显降低高速钢与钢球对磨的粘着磨损倾向,降低摩擦系数和磨损率。 展开更多

关键词 掺Ti 类石墨碳膜 微观结构 力学性能 摩擦系数 磨损率 磨损机理

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磁控溅射类石墨碳膜的导电性和耐蚀性 被引量：1

6

作者 胡仁涛 陆境莲 +1 位作者 朱光明 汤皎宁 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期195-198,共4页

利用中频非平衡磁控溅射技术,在304不锈钢基底上沉积类石墨非晶碳膜,研究非晶碳膜的结构、形貌、导电性、耐蚀性及耐磨性。与纯304不锈钢双极板相比,镀类石墨碳膜后的不锈钢表面的导电性、耐蚀性及耐磨性均得到提高。在质子交换膜燃料电... 利用中频非平衡磁控溅射技术,在304不锈钢基底上沉积类石墨非晶碳膜,研究非晶碳膜的结构、形貌、导电性、耐蚀性及耐磨性。与纯304不锈钢双极板相比,镀类石墨碳膜后的不锈钢表面的导电性、耐蚀性及耐磨性均得到提高。在质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆压紧力(140 N/cm^2)下,镀类石墨碳膜后的不锈钢双极板接触电阻(9. 1 mΩ-cm^2)较低;在模拟PEMFC阴极工作环境中腐蚀电位和腐蚀电流密度分别为0. 27 V和8.72μA/cm^2,摩擦系数约0. 103,较低。 展开更多

关键词 类石墨碳膜 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 磁控溅射 接触电阻 耐蚀性

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掺铬类石墨碳膜的显微组织与摩擦性能 被引量：4

7

作者 张永宏 蒋百灵 严少平 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期40-45,共6页

采用非平衡磁控溅射离子镀技术在不同衬底上制备了不同铬含量的掺铬类石墨非晶碳膜;用X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和拉曼光谱仪等分析了碳膜的成分、表面形貌、显微组织和碳键结构;通过销-盘摩擦试验机测... 采用非平衡磁控溅射离子镀技术在不同衬底上制备了不同铬含量的掺铬类石墨非晶碳膜;用X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和拉曼光谱仪等分析了碳膜的成分、表面形貌、显微组织和碳键结构;通过销-盘摩擦试验机测试了碳膜在干摩擦及不同润滑条件下的摩擦因数。结果表明:适量掺铬碳膜可保持纯碳膜均一、无结晶的显微组织;掺铬对碳膜中碳元素的价键结构产生了重要影响,随着铬含量的增大,sp^2碳原子在碳膜中的含量先增大后减小,使得掺铬碳膜的sp^2碳含量比纯碳膜的更高;适量掺铬能有效降低碳膜的摩擦因数,而掺铬碳膜的摩擦因数随着铬含量增大的变化趋势与碳膜的碳键结构变化明显相关。 展开更多

关键词 非平衡磁控溅射 类石墨非晶碳膜 摩擦性能

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调制周期对磁控溅射Cr/类石墨碳多层膜腐蚀-磨损性能的影响 被引量：1

8

作者 李迎春 杨更生 +2 位作者 杨明宣 邱明 范恒华 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第21期212-218,共7页

海洋环境用关键运动部件在使用时承受腐蚀与磨损的交互作用,在其表面涂覆耐腐蚀-磨损防护涂层是提高其服役寿命的有效手段之一。本工作采用直流磁控溅射沉积技术在15-5PH不锈钢试样上制备调制周期为940 nm、375 nm和234 nm的Cr/GLC多层... 海洋环境用关键运动部件在使用时承受腐蚀与磨损的交互作用,在其表面涂覆耐腐蚀-磨损防护涂层是提高其服役寿命的有效手段之一。本工作采用直流磁控溅射沉积技术在15-5PH不锈钢试样上制备调制周期为940 nm、375 nm和234 nm的Cr/GLC多层膜(分别标记为S1、S2和S3),并通过微观形貌分析、电化学试验、腐蚀-磨损试验分析了调制周期对Cr/GLC多层膜的结构、电化学性能及耐腐蚀-磨损性能的影响。研究结果表明:随着调制周期的缩短,薄膜柱状生长趋势逐渐减弱,膜层更加致密,同时sp^(2)键相对含量逐渐增大,石墨化程度加剧,力学性能更优。在人工海水介质中,随着调制周期的缩短,薄膜层间界面增多,抑制了裂纹的扩展和腐蚀通道的形成,阻碍了腐蚀介质的渗透,多层膜S3的耐腐蚀性能最优。在腐蚀-磨损过程中,由于载荷和腐蚀介质的共同作用,具有致密结构、适宜调制周期的S2薄膜的磨损率仅为2.50×10^(-16)m^(3)/(N·m),表现出最优的耐腐蚀-磨损性能。因此,设计合适的调制周期是提高Cr/GLC多层膜耐腐蚀-磨损性能的关键。 展开更多

关键词 磁控溅射 Cr/类石墨碳(GLC)多层膜 调制周期 腐蚀-磨损

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偏压对类石墨非晶碳膜结构和机械性能的影响 被引量：4

9

作者 张学谦 黄美东 +1 位作者 柯培玲 汪爱英 《天津师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2013年第2期29-33,共5页

采用高功率脉冲磁控溅射法在Si和高速钢基底上制备类石墨(Graphite-like carbon,GLC)非晶碳膜,研究了基底偏压对薄膜微观结构、机械性能和摩擦学性能的影响.结果表明:随着基底偏压的增大,GLC薄膜sp2键含量先减小后增大,在基底偏压为-10... 采用高功率脉冲磁控溅射法在Si和高速钢基底上制备类石墨(Graphite-like carbon,GLC)非晶碳膜,研究了基底偏压对薄膜微观结构、机械性能和摩擦学性能的影响.结果表明:随着基底偏压的增大,GLC薄膜sp2键含量先减小后增大,在基底偏压为-100 V时达到最小值;薄膜的硬度和弹性模量先增大后减小,表面粗糙度先减小后增大;GLC薄膜的摩擦学性能与其机械性能和表面粗糙度密切相关,在基底偏压为-100 V时,薄膜的平均摩擦系数最小. 展开更多

关键词 高功率脉冲磁控溅射 类石墨非晶碳膜 基底偏压 微观结构 摩擦性能 机械性能

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铜基体上类石墨膜结合强度评价及其与干摩擦性能关系 被引量：1

10

作者 陈垚 丁兰 +2 位作者 李红伟 林基辉 鲍明东 《热加工工艺》 北大核心 2019年第6期151-155,160,共6页

用非平衡磁控溅射离子镀技术在铜合金上制备了不同Ti含量的类石墨碳膜,用维氏压入、洛氏压入、划痕等方法测试薄膜的附着性能,用高速线性往复磨损实验机检测薄膜的干磨性能,并用光学显微镜、白光干涉仪观察磨痕。结果表明:压痕法更适合... 用非平衡磁控溅射离子镀技术在铜合金上制备了不同Ti含量的类石墨碳膜,用维氏压入、洛氏压入、划痕等方法测试薄膜的附着性能,用高速线性往复磨损实验机检测薄膜的干磨性能,并用光学显微镜、白光干涉仪观察磨痕。结果表明:压痕法更适合评价软基体上硬膜的结合强度,且维氏压入法因加载载荷较小,基体塑性变形小,评定的结合强度与干摩擦磨损时膜基体系的耐磨性具有对应关系。当靶电流为0.2 A时,铜合金上的类石墨膜与对磨球的摩擦系数和磨损率达最小值,分别为0.14和2.89×10^(-16)m^3/(N·m)。划痕法不适合用来快速评定和预测软基硬膜体系的结合强度。载荷较小的维氏压入法具有更好的结合强度鉴别区分度。 展开更多

关键词 铜合金 类石墨碳膜 附着性能 干磨 磨损率

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金属过渡层类型对非晶碳膜结构性能的影响 被引量：9

11

作者 李蕾 郭鹏 +3 位作者 刘林林 孙丽丽 柯培玲 汪爱英 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期331-338,共8页

采用直流磁控溅射技术制备不同金属过渡层(Cr,Ti,W)的类石墨非晶碳膜(GLC),研究过渡层类型对非晶碳膜微结构的影响,并考察其在人工海水中摩擦性能的变化。研究结果表明:Cr/GLC薄膜sp2杂化键含量最高,沿GLC表面到铬碳界面方向,sp2杂化键... 采用直流磁控溅射技术制备不同金属过渡层(Cr,Ti,W)的类石墨非晶碳膜(GLC),研究过渡层类型对非晶碳膜微结构的影响,并考察其在人工海水中摩擦性能的变化。研究结果表明:Cr/GLC薄膜sp2杂化键含量最高,沿GLC表面到铬碳界面方向,sp2杂化键含量逐渐增大,Ti过渡层和W过渡层的sp2杂化键含量变化不明显。Cr/GLC薄膜较高的sp2杂化键含量有助于其在摩擦过程中产生可以充当润滑相的石墨化转化摩擦转移膜。在三种涂层中,Cr/GLC薄膜表现出最高的腐蚀电位–0.16 V和最低的腐蚀电流密度4.42?10–9 A/cm2。因此相较于Ti,W作过渡层的GLC薄膜,Cr/GLC薄膜在海水环境下表现出优异的摩擦学特性。 展开更多

关键词 海水 类石墨非晶碳膜(GLC) 金属过渡层 电子能量损失谱(EELS)

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乏油环境下不同掺杂GLC膜的摩擦学行为 被引量：1

12

作者 李迎春 邹春生 +2 位作者 邱明 庞晓旭 程蓓 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第20期2431-2438,共8页

利用磁控溅射技术制备了类石墨碳膜(GLC)、掺杂金属Cr的类石墨碳膜(GLC/Cr)及掺杂WC的类石墨碳膜(GLC/WC),考察了不同掺杂物对薄膜结构及其在乏油环境下摩擦学性能的影响。结果表明:掺杂Cr、WC使GLC薄膜中sp^2键结构含量增加,促进了GLC... 利用磁控溅射技术制备了类石墨碳膜(GLC)、掺杂金属Cr的类石墨碳膜(GLC/Cr)及掺杂WC的类石墨碳膜(GLC/WC),考察了不同掺杂物对薄膜结构及其在乏油环境下摩擦学性能的影响。结果表明:掺杂Cr、WC使GLC薄膜中sp^2键结构含量增加,促进了GLC膜的石墨化,降低了GLC薄膜的硬度及弹性模量;在乏油环境下,3种薄膜的摩擦因数相差不大,但表现出不同的抗磨损能力,其磨损寿命由高到低依次是GLC/Cr、GLC、GLC/WC。研究结果为提高航空发动机主轴轴承在超常工况下的寿命和可靠性提供了理论和试验依据。 展开更多

关键词 磁控溅射 类石墨碳膜 乏油 摩擦学性能

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