V掺杂对类金刚石薄膜性能的影响

作者：周信扬; 王静静; 李伟^*; 祝新发; 陆红妹; 刘平; 马迅

来源：有色金属材料与工程, 2023, 44(01): 55-63.

DOI：10.13258/j.cnki.nmme.2023.01.008

• 类金刚石薄膜
• 磁控溅射
• V掺杂
• 力学性能
• 摩擦学性能

通过磁控溅射的方法，使用石墨靶、V靶复合拼接靶，以氩气作为辅助气体，成功制备了不同原子分数的V掺杂类金刚石薄膜。采用拉曼光谱仪、电子探针X射线显微分析仪、X射线光电子能谱仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜、纳米压痕仪、薄膜应力仪、往复摩擦磨损试验机等设备研究了V掺杂对类金刚石薄膜微观结构、力学性能、摩擦学性能的影响。结果表明，V掺杂提高了类金刚石薄膜的力学性能，当薄膜中V的原子分数为54.28%时，薄膜的硬度和弹性模量分别为14.1 GPa和147.6 GPa。掺杂V后，薄膜中生成了V2O5，降低了薄膜的耐磨性能。这主要是因为V促进了sp3杂化C数量的增加，并且在摩擦过程中，薄膜中的sp3杂化C的数量进一步增加，导致其硬度升高，耐磨性能下降。

• 单位
  上海工具厂有限公司; 上海理工大学