晶粒大小对自发CVD金刚石干燥系统的影响

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1、附录外文翻译晶粒大小对自发CVD金刚石干燥系统的影响C.S.Abreuａ,F.J.Oliveiraｂ,M.Belmonteｃ,A.J.S.Fernandesｄ,R.F.Silvaｂ,∗,J.R.Gomesｅａ物理系，波尔图高级工程学院ISEP，4200-072葡萄牙波尔图ｂ阿维埃大学CICECO陶瓷工程系，3810-193葡萄牙阿威罗ｃ塞维利亚研究所（CSIC）西班牙马德里28049室d阿威罗大学物理系，3810-193葡萄牙阿威罗ｅ机械工程系，CIICS，米诺大学，4800-058吉马良斯，葡萄牙于2004年7月31日接收;于2004年12月30日以修订形式接收;于2005年1月7日审查完

2、成，于2005年2月3日发布到网络摘要由于化学气相沉积（CVD）金刚石涂层具有独一无二的特性，因此它在摩擦学上的应用是十分重要的。曾经有研究表明，由于与金刚石膜相比氮化硅（Si3N4）的热膨胀系数不同使得附着力显著改善，因此氮化硅更适合作为金刚石涂层的基底。在这项研究中，通过无压烧结和微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）涂覆的金刚石制造了致密的Si3N4基底。为了研究金刚石晶粒尺寸和膜厚度对自发CVD金刚石涂层在Si3N4上的摩擦学行为的影响，使沉积时间在1和10h之间变化。在空气中进行往复式干式滑动平球（BOF）磨损试验，室温下进行16h，施加载荷为10〜105N。滑行运动的行程和频率分

3、别保持恒定，值分别为6mm和1Hz。使用几种表征技术（扫描电子显微镜（SEM），原子力显微镜（AFM），微拉曼）来识别主要的表面损伤机制。在非常短的运行状态下，具有高摩擦系数，达到稳态状态，其特征在于极低的摩擦值（μ〜0.03）。轻度磨损模式开始长时间运行，磨损系数值约为。为了更好的适应接触应力，较大的颗粒尺寸和较厚的涂层呈现较小的压缩残留应力（低于1GPa）。一般情况下，正常负载的35N下滑动失败，这样可以将薄膜分层延迟至比较薄的小粒度涂层更高的应用负载（105N），生长1小时。版权所有@2005爱思唯尔B.V.关键词：磨损;摩擦;CVD金刚石;晶粒大小1.介绍金刚石涂层膜可以提高工程基底

4、材料的许多表面特性，包括耐侵蚀，耐腐蚀性和耐磨性。此外，此外，切割金刚石表面表现出所有已知的材料的最低摩擦系数之一，这使其成为在空气中高要求摩擦学应用的理想选择[1,2]。特别地，已经证明通过化学气相沉积（CVD）技术获得的金刚石膜可以实现相应的行为，使得它们成为适用于这些特征关键的技术应用。与传统的高压高温（HPHT）钻石相比，这种技术显着降低了人造金刚石的成本。因此，技术人员把CVD金刚石膜用于机床切削工具，机械表面，航空航天部件保护涂层，硬盘和医疗植入物------------通讯作者：电话：+351234370243;传真：+351234425300。电子邮件地址：rsilva@cv

5、.ua.pt（R.F.Silva）。0043-1648/$-参见前言©2005ElsevierB.V.保留所有权利。doi：10.1016/j.wear.2005.01.00的涂层材料[3-6]。各种金属和非金属基底材料用于CVD金刚石沉积[7]。其中，由于金刚石膜和基板之间的热膨胀系数不匹配，氮化硅（Si3N4）越来越重要。这最小化了涂层和基材之间的界面残余应力，从而增强了金刚石/基材的附着力。此外，Si3N4具有高硬度，高断裂性韧性好，耐热冲击性好，露天摩擦力低，耐磨性好[8,9]。大多数金刚石钻石摩擦学研究主要使用的天然单晶钻石为对比材料[1,3,10,11]。此外，最近在CVD金刚石

6、膜上的工作主要取决于在真空条件下，在大气气体的分压下或在较小的正常载荷下形成的涂层的摩擦性能的研究[12]。，以检查表面化学引起的摩擦和磨损变化作为大气环境和温度的函数，Gardos在真空中或在氢气和氧气的分压下进行自配置金刚石膜的扫描电子显微镜（SEM）摩擦磨损研究。Miyoshi等人[13]研究了在潮湿空气，干燥氮和超高真空条件下的其他涂层中的三维金刚石涂层Si3N4基底固体薄膜的电位。低摩擦系数（<0.1）和适中的磨损率（≤）被报道用于潮湿空气中的自润滑的自动CVD金刚石膜。然而，这样的测试是以仅0.98N的施加载荷进行的。在这样的程度上，关于自交CVD金刚石涂层的Si3N4的磨损特性

7、的非常有限的信息，特别是对于较高的施加载荷，在公开文献中是可查询到的。本研究的目的是研究金刚石晶粒尺寸对自交CVD金刚石涂层Si3N4零件摩擦学性能的影响。为了评估它们在几个载荷（10-105N）下的摩擦和磨损性能，使用平移（BOF）平行运动在露天进行滑动试验。此外，确定了由摩擦学作用产生的薄膜分层之前的临界负荷。SEM和AFM用于表征磨损表面的形态。使用微拉曼光谱法研究沉积膜的质量，并研究由摩擦学作用引起的