类金刚石/对称N-梯度CNx多层膜的制备及摩擦性能

作者：杨芳儿; 高蔓斌; 张继; 郑晓华^*

来源：硅酸盐学报, 2021, 49(10): 2154-2163.

DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.20210220

• 类金刚石
• 氮化碳
• 多层膜
• 梯度
• 磁控溅射

采用直流磁控溅射技术在Si基底上制备了不同CNx层厚度的类金刚石(DLC)/N-梯度CNx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CNx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CNx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)×10–16m3/(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 m3/(N·m)。

• 单位
  浙江工业大学