DLC层厚度对CNx/DLC多层膜结构及摩擦学性能的影响

作者：杨芳儿; 龚润泽; 王贡启; 杨烁妍; 常新新; 郑晓华^*

来源：硅酸盐学报, 2019, 47(01): 62-70.

DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2019.01.09

• 类金刚石碳膜
• 氮化碳薄膜
• 多层膜
• 硬度
• 耐磨性

采用直流磁控溅射法在硅基底上交替沉积类金刚石碳(DLC)和氮化碳(CNx)薄膜,制备了不同DLC层厚度的CNx/DLC纳米多层膜。使用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、X射线光电子谱、Raman光谱等测试手段表征了薄膜的微观组织形貌、化学成分和原子价键结构等。采用原位纳米压入技术、涂层附着力划痕仪、球盘式摩擦磨损试验机对薄膜的力学和摩擦学性能进行了测试。结果表明:所制备的CNx/DLC多层膜均为微晶或非晶结构,组织致密。随着DLC层厚度的减小,多层膜内sp3杂化键的含量先升高后下降,压应力由135 MPa增至538 MPa,结合力先上升后降低,而磨损率则呈相反变化趋势。多层膜在大气和真空中的摩擦因数约为0.17和0.15,DLC层厚度的影响很小。DLC层厚度为4.5 nm的多层膜的性能最佳,硬度可达44.1 GPa,最低磨损率为3.2×10-18m3/(N·m)。

• 单位
  浙江工业大学