类金刚石(Diamond like carbon,DLC)膜具有高硬度、高耐磨和高化学稳定性等特点,已被广泛应用于航天领域。但类金刚石膜在摩擦过程中存在较高的内应力,在复杂的耦合载荷下极易发生膜脱落。利用中频磁控溅射技术在Si基底上制备了系列多...类金刚石(Diamond like carbon,DLC)膜具有高硬度、高耐磨和高化学稳定性等特点,已被广泛应用于航天领域。但类金刚石膜在摩擦过程中存在较高的内应力,在复杂的耦合载荷下极易发生膜脱落。利用中频磁控溅射技术在Si基底上制备了系列多层结构的含氢碳薄膜。采用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、原子力显微镜、显微共聚焦拉曼光谱仪、纳米压痕仪、表面轮廓仪和摩擦试验机等表征测试手段,考察了TiSi/TiSiN/TiSiC/a-C:H薄膜的结构、表面形貌、力学及摩擦学等性能。结果显示:随着中间层氮气含量的增加,含氢碳薄膜沉积速率有增大趋势,在N-10(氮流速10 mL/min)样品中薄膜生长的最快。力学和摩擦试验结果表明:在N-10样品中,含氢碳薄膜具有最高的硬度(15.50 GPa)、最小的残余应力(−0.5 GPa)和最强的结合力(13.4 N)。同时,该薄膜在摩擦过程中具有最优的减摩耐磨性能,磨损率达到最小值为1.8×10^(−8) mm^(3)/(N·m)。较N-0(无氮)样品,其余样品都具有较大的硬度和良好减摩耐磨性能,表明加入中间层TiSiN可以提高a-C:H薄膜的力学与摩擦学性能。试验结果将为航空齿轮钢基体上制备耐磨损DLC多层薄膜提供技术方案和理论依据。展开更多
