非平衡线圈电流对掺钨含氢类金刚石碳膜力学和摩擦学性能的影响.pdf

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1、2010年11月润滑与密封NOV．2010第35卷第11期LUBRICATIONENGINEERINGV01．35No．11DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2010．11．020非平衡线圈电流对掺钨含氢类金刚石碳膜力学和摩擦学性能的影响杨拉毛草周晖郑军桑瑞鹏万志华(兰州物理研究所表面工程技术国家重点实验室甘肃兰州730000)摘要：利用非平衡磁控溅射技术在单晶硅片及9Cr18不锈钢基体表面制备不同非平衡线圈电流下的掺钨含氢类金刚石碳膜。采用Raman光谱以及红外光谱分析薄膜结构，采用纳米硬度测试仪和纳米划痕仪研究薄膜的纳米硬度和膜基附着力，在球一盘摩

2、擦磨损试验机上测试薄膜的摩擦学性能。结果表明：制备的薄膜样品具有典型的类金刚石碳膜结构，薄膜中含氢量较高；非平衡线圈电流对等离子体的限制条件影响着薄膜的力学和摩擦学性能，薄膜硬度和弹性模量随着非平衡线圈电流增加而增大，薄膜的摩擦因数在非平衡线圈电流增加到最大值8A时达到最小值0．118，在此参数下的耐磨寿命也最长。关键词：非平衡磁控溅射；金刚石碳膜；力学性能；摩擦学性能中图分类号：TH117．1文献标识码：A文章编号：0254—0150(2010)11—086—4EffectofUnbalancedCoilCurrentonMechanicalandTribologicalP

3、ropertiesofTungsten-dopedHydr0genatedDiamond-likeCarbonFilmsYangLamaocaoZhouHuiZhengJunSangRuipengWanZhihua(NationalKeyLabofSurfaceEngineering，LanzhouInstituteofPhysics，LanzhouGansu730000，China)Abstract：Tungsten—dopedhydrogenateddiamond—likecarbonfilmsweredeposited0nSiand440Cstainlesssteels

4、ub-stratesbyunbMancedmagnetronsputtering．TheeffectofunbalancedcoilCLlrFentOilmechanicalandtribologicalpropertieswasinvestigsted．MicrostructureofthesefilmswasanalyzedbyRamanspectroscopyandIRspectroscopy．Hardnessandelasticmodulusweretested．Tribologiealpropertieswerestudiedonball—on—disktester

5、．Theresultsshowthatthefilmshavetypicaldiamond·likestructure．Unbalancedcoilcurrentisaimportantfactorinflunencingthemechanicalandtribologicalpropertiesoftungsten—dopedhydrogenateddiamond—likecarbonfilms，withtheincreaseofunbalancedcoilcurrent，thefilmhardnessandelasticmodulusincrease，thefrictio

6、ncoeficientdecreases．Keywords：unbalancedmagnetronsputtering；diamondfilms；mechanicalproperties；tribologicalproperties1971年，Aisenberg和Chabot首次采用离子束合强度，也在很大程度上降低了薄膜的沉积厚度，因沉积(IBD)技术，在室温条件下获得一种物理性能此难以制备较厚的类金刚石碳膜，掺杂类金刚石碳膜接近或类似于金刚石的硬质碳膜。由x射线衍射分的出现很好地解决了这一问题，通过在类金刚石薄膜析推断这种碳膜可能存在晶格常数类似于金刚石的微掺杂金属可以减小

7、薄膜内应力，增强薄膜韧性，提高晶区，他们称这种硬质碳膜为类金刚石碳膜(DLC)，薄膜的使用寿命。从此在世界范围内掀起了类金刚石碳薄膜的研究热目前，国内外研究人员对采用非平衡磁控溅射技潮。类金刚石碳薄膜具有高硬度、低摩擦因数、高耐术制备掺钨类金刚石薄膜的特性进行了大量研究，但磨性、良好的化学稳定性等，作为一种新型的功能薄是对于阴极靶非平衡线圈电流对薄膜摩擦学特性的影膜材料在机械、光学以及航天航空等领域具有十分广响研究相对较少。阴极靶的非平衡线圈用来控制靶表阔的应用前景。面的非平衡磁场，通过改变非平衡线圈电