沉积功率对Ce-Ti/MoS2复合涂层摩擦磨损性能的影响

作者：田昌龄; 蔡海潮; 薛玉君^*; 叶军; 李继文

来源：表面技术, 2023, 52(08): 197-207.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.08.014

• 磁控溅射
• 二硫化钼涂层
• 金属掺杂
• 靶功率
• 摩擦学性能

目的 探究Ce-Ti合金靶功率对MoS2基涂层摩擦学性能的影响，制备干摩擦性能优异的MoS2基复合涂层。方法 采用直流与射频双靶非平衡共溅射技术，通过调节Ce-Ti(1∶1)靶功率控制涂层掺杂元素含量。利用原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱仪(XPS)等多种测试手段，分析合金靶功率对Ce-Ti/MoS2涂层微观组织、力学性能及摩擦学性能的影响。结果 随着掺杂金属功率提升，MoS2基涂层由明显的晶体结构变为类似非晶结构；表面由纯Mo S2的蠕虫状逐渐转化为细小团聚形貌，在达到90 W功率后团聚尺寸又逐渐粗大。当Ce-Ti靶(Ce的原子数分数为2.32%;Ti的原子数分数为7.21%)沉积功率达到70 W时，致密程度显著提高，由无掺杂多孔柱状晶变为细密柱状生长结构，纳米硬度达7.85 GPa，并明显改善了氧化现象。在摩擦磨损方面，70 W功率下磨痕呈微量的磨粒磨损，平均摩擦因数低至0.073，磨损率减少至9.42×10–8 mm3 N–1m(–1)。对偶钢球形成转移膜，有效减少摩擦过程剪切力。70 W条件下转移膜面积最小，且摩擦时磨痕处重组生成Mo S2结构，显著减少材料的摩擦因数与磨损率。结论 磁控溅射Ce-Ti掺杂MoS2基涂层提升了涂层致密程度与摩擦磨损性能，在功率达到70 W时达到最优综合性能，涂层的摩擦因数与磨损率也因形成高质量转移膜而显著降低。

• 单位
  河南科技大学; 机电工程学院