不同调制周期MoS2/DLC多层薄膜结构及摩擦学性能

作者：贺腾飞; 吴有智; 许佼; 慕波; 柴利强; 张晓琴; 王鹏

来源：摩擦学学报, 2017, 37(01): 35-43.

DOI：10.16078/j.tribology.2017.01.005

• 薄膜
• MoS2/DLC多层薄膜
• 不同调制周期
• 微观结构
• 力学性能
• 摩擦学性能

采用多靶射频磁控溅射方法,在Si(100)衬底上制备不同调制周期(Λ分别为54 nm、30 nm、18 nm)MoS2/类金刚石(DLC)多层薄膜.利用扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、X射线衍射仪、透射电子显微镜、纳米压痕仪研究多层膜的形貌、微观结构及力学性能受调制周期的影响规律;利用球-盘摩擦试验机考察薄膜在大气环境下的润滑性能.结果表明:采用交替沉积MoS2/DLC多层膜可有效抑制溅射MoS2中柱状结构生长,制备的薄膜结构致密;多层膜硬度随调制周期的增加而增大.透射断面分析表明:多层膜层间界面不平整但周期性结构清晰且致密,其调制周期厚度与试验设定值基本一致.与纯MoS2薄膜相比,调制周期为54 nm的薄膜具有较好的法向承载及弹性恢复能力,其硬度最高,达7.15 GPa;法向载荷为5 N时,该薄膜在大气环境(相对湿度约30%)下具有最低的摩擦系数(0.09)和最低的磨损率[1.34×10–7 mm3/(N·m)].

• 单位
  兰州理工大学; 中国科学院兰州化学物理研究所; 固体润滑国家重点实验室