GLC/成分梯度CNx多层膜的微观结构和摩擦学性能

类金刚石碳膜通常内应力大、结合力低,而多层膜结构可提高结合力。 采用磁控溅射技术在 Si 基体上沉积不同 CNx 层厚度的 GLC/ 成分梯度 CNx 纳米多层膜。 通过扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射仪(XRD)、X 射线光电子能谱(XPS)、Raman 光谱仪、球盘式摩擦仪、纳米压痕仪等对多层膜的表面形貌、微观结构、力学以及摩擦性能进行分析。 结果表明:多层膜表面平整光滑,CNx 层厚度为 50 nm 的多层膜有明显的层状结构。 多层膜中存在石墨相而 CNx 以微晶或非晶存在。 薄膜的 sp3 键含量、结合力、硬度等均随 CNx 层厚度的增加先增加后减小。 CNx 层厚度对多层膜的大气环境摩擦因数影响很小,但显著降低其真空环境摩擦因数。 多层膜的硬度为( 15 ~ 17. 6) GPa,大气中的磨损率为 (1. 03~ 2. 33)×10^-16 m³N^-1m^-1 ,真空中为(2. 06~ 3. 34)×10^-16 m³N^-1m^-1 。 CNx 层厚度为 20 nm 的多层膜综合性能最佳。     

类金刚石/对称N-梯度CNx多层膜的制备及摩擦性能EI北大核心CSCD

采用直流磁控溅射技术在Si基底上制备了不同CN_(x)层厚度的类金刚石(DLC)/N-梯度CN_(x)纳米多层膜(N含量梯度呈对称的倒"U"形)。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜、Raman光谱仪、X射线光电子能谱仪、划痕仪、球盘式摩擦磨损试验机等对多层膜的微观结构、力学性能以及真空和大气中的摩擦学特性等进行了表征。结果表明:多层膜表面平整光滑,均为非晶结构。随着对称N-梯度CN_(x)层厚度的增加,多层膜的表面粗糙度增大,硬度、弹性模量和膜基结合力逐渐降低,磨损率增加。多层膜在真空中的耐磨性比大气中的好。N-梯度CN_(x)层厚度小于30 nm的多层膜的硬度可达21.9~23.1 GPa,膜基结合力为54.2~54.3 N;在大气中的摩擦因数约为0.19,磨损率为(0.98~1.16)×10^(-16)m^(3)/(N·m),在真空中的摩擦因数约为0.18,磨损率为(0.83~0.88)×10^(-16) m^(3)/(N·m)。