DLC纳米多层膜微观结构研究.pdf

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1、第33卷第1期真空科学与技术学报2013年1月CHINESEJOURNALOFVACUUMSCIENCEANDTECHNOLOGY41WC／DLC纳米多层膜微观结构研究王翔代明江戴达煌侯惠君林松盛(广州有色金属研究院广州510651)MicrostructureCharacterizationofTungstenCarbon／Diamond-LikeCarbonMulti-LayersWangXiang，DaiMingjiang，DaiD~uang，HouHuijun，LinSongsheng(C．uangzhouResearchInstituteofNon-FelTol$Meta

2、ls，Guangzhou510651，China)AbstractThetungstencarbon／diamond．1ikecarbon(WC／DLC)multi．1ayersweredepositedbyanodelaminarflowgasionsourceandunbalancedmagnetronsputtering，ons~stratesofsilicon，stainlesssteel，highspeedsteel，andtitaniumalloy，respectively．ThemicmstructuresoftheWC／DLCmulti-layerswerechar

3、acterized’vithX-mydifraction，X—mypho—toelectronspectroscopy，scanningelectronmicroscopy，transmissionelectronmicroscopy，andRamanspectroscopy．There—suitsshowthatinthefaiflysmooth，compactWC／DLCmulti—layersembeddedthWCgrains，spbonddominatestIlalittlesp．Themodulationperiodofthemulti．1ayers，withil1．d

4、efinedinterfaces，Wasfoundtobe3～4Bin．Thefeasibilitytoscaleupthenewly—developedWC／DLCcoatingtechnologyinindustrywasalsotentativelydiscussed．KeywordsUnbalancedmagnetmnsputtering，Ionsource，WC／DLCmuhilayer，Micmstmctums摘要阳极层流型气体离子源与非平衡磁控溅射复合技术沉积制备WC／DLC纳米多层膜，并在膜／基间设计了中间过渡层。用扫描电镜、拉曼光谱仪、光电子能谱仪、x衍射仪、透射

5、电镜、干涉显微镜等，对WC／DLC纳米多层膜的微观形貌结构进行分析研究。结果表明：沉积的WC／DLC膜层表面致密、光滑细腻；多层调制周期在3～4nln，多层界面不清晰，形成渐变过渡界面。WC／DLC膜中主要是驴键中掺杂有一定量的sp键，WC则以纳米晶结构弥散分布在DIE之中。关键词非平衡磁控溅射离子源WC／DLC纳米多层膜微观结构中图分类号：0484．5文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1672-7126．2013．01．09类金刚石(DLC)薄膜是近20年来研究较多的膜，许多研究结果表明，当多层膜的调制周期在纳米功能薄膜，它是含有金刚石结构的非晶碳膜，具有一尺度

6、范围内变化时，出现所谓的超硬现象_5_。当前，系列与金刚石薄膜相似或类似的优异性能，如硬度、纳米多层膜的研究虽然较多，都基本停留在实验室弹性模量高、摩擦系数低等力学性能和好的声学、电与机理研究阶段。本研究从工模具的应用技术需求学性能及化学稳定性等_lJ。加上DLC膜沉积温度出发，设计易于工业化生产、成本比较低的阳极层流低(>250~C)、技术相对简单易行，成本低，易于工业型气体离子源与非平衡磁控溅射的复合技术，制备化生产；技术日趋完善、发展迅速，在诸多方面已获纳米多层WC／DLC膜，研究探讨其微观结构，为使应用，并不断拓展，产业化和应用前景光明J。但WC／DLC纳米多层膜在工模具上

7、的应用提供一点微是，DIE与金刚石膜相似，其膜层脆、易崩裂，极易与观的结构分析。基体剥离；况且，不同的沉积制备方法与工艺，DIE膜层所获得的硬度差别范围大(在20～80GPa之1实验间)l3I4；近十几年，随着纳米科学技术的发展，利用1．1实验设备纳米材料的小尺寸效应和量子隧道效应，将纳米技实验设计用国产AS-600DMTG型多功能离子镀术与表面技术相结合制备性能更为优异的纳米多层膜机。该设备用计算机全自动控制，技术指标先进、收稿日期：2012-01．19*联系人：T