Si含量对Si-GLC薄膜在海洋环境中摩擦学行为的影响

作者：郭武明; 王春婷; 王海新; 朱烨彪^*

来源：表面技术, 2023, 52(08): 208-215.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.08.015

• Si含量
• GLC薄膜
• 海水盐雾
• 高低温交变
• 润滑性
• 耐磨性

目的 为改善类石墨(Graphite-likeCarbon,GLC)薄膜在海洋工程中的摩擦学行为，扩展此类薄膜的进一步应用。方法 采用磁控溅射技术制备了不同Si含量的Si-GLC薄膜。采用扫描电镜(SEM)、拉曼光谱设备对薄膜的形貌、成分和结构进行了分析，并用海水盐雾、高低温交变试验模拟海洋环境对薄膜的腐蚀作用，利用纳米压痕、往复式摩擦磨损试验机对薄膜的机械性能进行了评价。结果 Si-GLC薄膜结构致密，受限于沉积方法，制备的Si-GLC薄膜具有富Si层和富C层交替生长的“伪多层”结构。随着Si含量的增加，C—Si单键的数量逐渐增多，Si-GLC薄膜中sp3杂化键的含量逐步增加。Si-GLC薄膜中sp3杂化键的含量随Si含量的增加而逐步上升，薄膜的硬度与弹性模量在Si质量分数为64.51%时到达最大值，分别为21.3 GPa和245.9 GPa。同时，Si含量较高的薄膜具有更好的耐盐雾、耐高低温交变特性，表现出更好的海洋环境适应性。结论 Si质量分数为48.11%时Si-GLC表现出最佳的海洋环境适应性摩擦学性能，在不同试验条件下均具有较低(约0.1)且稳定的摩擦因数，证明在GLC薄膜中掺入适量的Si元素能够起到稳定薄膜内的单键结构，避免薄膜在摩擦过程中发生石墨化，达到提升薄膜耐磨性能的目的。

• 单位
  东睦新材料集团股份有限公司; 中国科学院宁波材料技术与工程研究所