负偏压对DLC薄膜结构和摩擦学性能的影响

采用离子束溅射沉积镀膜法制备了DLC薄膜,研究了偏压对薄膜性能的影响。通过原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱对DLC薄膜的表面形貌以及内部结构进行了分析表征。并用UTM-2摩擦磨损仪对其摩擦学性能进行了测试。结果表明,利用离子束溅射沉积制备的DLC薄膜具有良好的减摩抗磨性能。随着偏压的增加薄膜的摩擦因数先减小后增加,在-150 V偏压时,薄膜的摩擦学性能最好。     

钨含量对WC/DLC复合薄膜摩擦学性能的影响

利用等离子体辅助化学气相沉积技术复合非平衡磁控溅射技术制备具有不同钨含量的WC/DLC复合薄膜。通过调节WC靶功率实现薄膜中钨含量的控制,用EDS能谱仪测量薄膜中的钨含量,采用SEM分析薄膜的表面形貌和结构,采用Raman光谱分析不同钨含量对薄膜结构的影响,采用纳米硬度测试仪测试薄膜的纳米硬度,在球-盘摩擦试验机上测试薄膜在大气环境中的摩擦学性能,研究薄膜的力学性能、摩擦学性能与薄膜中钨含量之间的关系。结果表明:薄膜中的钨含量随着WC靶功率的增加而增加;制备的薄膜具有典型的类金刚石碳膜结构,并且薄膜中的sp3键含量以及薄膜硬度都随着钨含量的增加而增大;摩擦因数和耐磨寿命随着钨含量的增加呈先减小后增加的趋势,薄膜的摩擦因数在钨原子质量分数为41.67%时最小,在此参数下的耐磨寿命也最优异。     

碳离子束注入辅助蒸发低温沉积DLC薄膜研究

采用碳离子束注入辅助蒸发技术低温沉积了DLC薄膜,对薄膜沉积的工艺参数进行了优化,并对该薄膜的摩擦学行为进行了探讨。研究发现:碳离子束注入辅助蒸发技术沉积的DLC薄膜在离子量为3.0×1017ions/cm2,沉积率为0.1nm/s时具有最小的摩擦因数(<0.1);电流为2.0mA比3.0mA条件下所沉积的DLC薄膜表面光滑;磨损试验后,DLC薄膜的表面只有轻微磨损的痕迹。     

脉冲偏压对PECVD制备DLC薄膜的结构及性能的影响

在不锈钢基材表面利用等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)改变脉冲偏压制备不同结构类金刚石薄膜(DLC)。分别采用表面轮廓仪、扫描电镜、拉曼光谱及电子探针分析薄膜的表面粗糙度、断面形貌、薄膜结构及成分,采用纳米压痕仪及划痕仪测试薄膜的纳米硬度、弹性模量和膜基结合力,采用球盘摩擦试验机测试薄膜在大气环境中的摩擦学性能。结果表明:脉冲偏压显著影响PECVD制备的DLC薄膜的表面粗糙度、微观形貌、膜基结合力、纳米硬度及摩擦学性能;随偏压的增大,DLC薄膜的表面粗糙度,摩擦因数及磨损量都先减小后增大,而膜基结合力则先增大后减小。其中2.0 k V偏压制备的DLC薄膜具有最强的膜基结合力,而1.6 k V偏压制备的DLC薄膜具有最低的表面粗糙度、最高的硬度和最优的减摩耐磨性能。     

硅烷化单晶硅表面自组装ZrO2薄膜及其摩擦学性能研究

利用自组装成膜技术在磺酸化的MPTS自组装单层薄膜表面制备了ZrO2薄膜,应用接触角测定仪、X射线光电子能谱仪(XPS)、原子力显微镜(AFM)分析了薄膜的组成和结构。结果表明：该ZrO2薄膜比较致密、无裂缝,呈“准二维”特征,且与基底的牢固性好。摩擦磨损试验表明：ZrO2薄膜经500℃烧结处理后适于在低负荷、低滑动速度下作为减摩、抗磨保护性涂层。     

TiNi表面磁控溅射DLC薄膜的纳米压痕与摩擦性能

采用室温磁控溅射技术在TiNi合金表面制备出DLC/SiC(类金刚石/碳化硅)双层薄膜(SiC为中间层),采用拉曼光谱仪、纳米压痕仪和球-盘式摩擦磨损仪研究DLC薄膜的结构、纳米压痕和摩擦性能.结果表明:制备的DLC/SiC薄膜石墨含量高、纳米硬度(5.493 GPa)低、弹性模量(62.2447 GPa)低.在以氮化硅球(半径为2mm)为对摩件,4.9N载荷、室温、Kokubo人体模拟体液润滑下,该DLC/SiC薄膜具有低且稳定的摩擦因数,其平均值约为0.094.     

PNMP电化学聚合薄膜的摩擦学性能

本文研究了用电化学方法得到的聚Ｎ－甲基吡咯（ＰＮＭＰ）薄膜用作滑动导轨副的支承工作表面的摩擦学性能。ＰＮＭＰ薄膜通过电化学聚合直接沉积在支承外表面，同时用作运动副元素和运动副的固体润滑物质。研究考察了薄膜厚度，法向负荷以及相对滑动速度对ＰＮＭＰ薄膜的摩擦和磨损性能的影响。揭示了ＰＮＭＰ薄膜在低负荷，低速度，但对运动精度及精度保持性要求极高的纳米级超精密测度仪器的进给导轨系统的应用前景。     

磁控溅射TiN薄膜低温沉积技术及其摩擦学性能研究

利用磁控溅射装置在高速钢基体上制备了TiN薄膜,研究了基体温度升高的原因及其磁控溅射的低温原理,讨论了低温与离子刻蚀、负偏压、磁场强度3个主要溅射工艺参数的关系,并对TiN薄膜的摩擦学性能进行了研究。实验结果表明,离子刻蚀、负偏压、磁场强度对低温磁控溅射TiN成膜过程具有较大的影响,所制备的TiN薄膜的耐磨性、配副适应性也较好。     

内燃机缸套表面形貌摩擦学设计的探讨

本文从内燃机汽缸套的磨合、耐磨性、摩擦功耗和机油耗4个方面,讨论了缸套表面形貌的要求,对设计上需要确定的表面形貌进行了探讨。强调活塞环表面形貌对缸套表面形貌所起的决定性作用,提出缸套的表面形貌设计和标志磨合结束的形貌参数的制定,必须与活塞环的表面形貌一起综合考虑。推荐使用表面形貌参数R_q,R_(sk),R_(ku),并建议在磨合指标中采用相关函数分析和累积高度分布曲线。     

脉冲多弧离子镀制备类金刚石薄膜的力学特性

利用脉冲多弧离子镀技术在硅基底上沉积类金刚石薄膜。分析了类金刚石薄膜的硬度和工艺参数的关系 ,讨论了薄膜的耐磨性和化学稳定性。     

类金刚石膜生长特性的分子动力学模拟

类金刚石膜(Diamond-like Carbon,DLC)的沉积过程直接影响着薄膜分子结构,从而决定着最终薄膜的物理化学特性。采用分子动力学模拟的方法,计算了以C原子为沉积物,在50eV和100eV入射能量下制备无氢DLC膜的动力学过程,详细考察了不同生长阶段表面生成膜的生长特性。通过比较,模拟结果观察到并揭示出在一定的入射能量冲击下,基体表面薄膜的一种新的点—链—网成长过程及薄膜形成机制。同时发现,随着入射能量的增加,基底的逃逸原子数亦相应增加,基底原子向表面薄膜的扩散和渗透距离变长,薄膜密度在入射能量较高时,变化数量及趋势基本一致。     

表面织构及其对摩擦学性能的影响

介绍了表面织构的图案和加工方法以及摩擦学性能的测试方法,阐述了不同表面织构对摩擦学性能的影响及机制,总结了当前表面织构研究的主要成果,并提出了未来表面织构研究需要深入开展的工作.     

V含量对TaVN薄膜微观结构与摩擦学性能的影响*

为探讨V元素改善TaN薄膜摩擦学性能的机制,利用磁控溅射仪在304不锈钢基体上和单晶Si片制备不同V含量的 TaVN薄膜。使用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计、表面综合性能测试仪表征和分析薄膜的结构及性能。结果表明：TaVN 薄膜为面心立方结构,不同V含量的TaVN薄膜均在（111）晶面呈现择优取向;随着V含量的增加,TaVN 薄膜（111）晶面出现向大角度偏移的现象;不同V含量的TaVN 薄膜在扫描电子显微镜下的表面光滑平整无孔隙,膜层与基体间界面清晰,截面呈明显的柱状晶结构;随着V含量的增加,TaVN 薄膜硬度先升高后降低,当TaV靶材中V原子分数为15%时,硬度最高;随着V含量的增加,摩擦因数降低,其原因是在摩擦的过程中,薄膜中的V元素氧化形成具有自润滑效果的Magnéli 相氧化物V2O5;随着V含量的增加,TaVN 薄膜磨损机制由磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损转变为磨粒磨损和氧化磨损。     

类金刚石薄膜微观摩擦性能的FFM评价——针尖尺度效应

采用等离子体增强气相沉积制备了类金刚石薄膜，利用原子力显微镜的轻敲模式观察了它们的形貌，并在考虑外加载荷和扫描速度的基础上，用摩擦力显微镜（FFM）对比考察了尖端探针和平头探针对类金刚石薄膜摩擦性能评价的影响。结果表明：类金刚石薄膜的表面粗糙度随基底负偏压的增加而减小；存在于探针和类金刚石薄膜之间的水膜对尖端探针的剪切阻力贡献较大，且尖端探针测得的摩擦力变化趋势受扫描速度影响显著；水膜对平头探针起着不同形式的润滑作用，从而导致平头探针和类金刚石薄膜之间摩擦性能的速度效应存在差异；利用摩擦力显微镜考察类金刚石薄膜的摩擦性能时，存在着明显的针尖尺寸效应。     

W-C-S-Mo复合薄膜的制备及力学和摩擦学性能

利用磁控溅射与磁过滤阴极真空电弧（MS/FCVA）复合沉积法,在不同偏压下在单晶Si基体上制备W-C-S-Mo四元复合薄膜;分析沉积偏压对薄膜纳米硬度、弹性模量和膜基结合力等力学性能的影响;在潮湿大气、真空环境下研究偏压对薄膜摩擦学性能的影响。结果表明,薄膜硬度、弹性模量和附着力随着沉积负偏压的增大呈现先增大后减小的趋势,在偏压-100 V时薄膜力学性能最好;负偏压-100 V下制备的W-C-S-Mo四元复合薄膜样品在潮湿大气和真空环境下均具有较好的摩擦学性能,拉曼测试发现,W-C-S-Mo复合薄膜在潮湿大气环境中的润滑作用主要由DLC提供,而在真空环境中薄膜中的软质相MoS2晶粒起润滑作用。