碳化钨多层膜的制备及其结构.pdf

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1、第23卷第2期中国有色金属学报2013年2月、，01．23NO．2TheChineseJournalofNonferrousMetalsFeb．20l3文章编号：1004．0609(2013)02-0434-05类金刚石／碳化钨多层膜的制备及其结构林松盛1,2周克崧一，代明江，(1．华南理工大学材料科学与工程学院，广州510641；2．广州有色金属研究院新材料研究所，广州510651)摘要：采用阳极型气体离子源结合非平衡磁控溅射的方法，在单晶硅及Ti6A14V钛合金基体上制备掺钨类金刚石多层膜(DLC／WC)，利用俄歇

2、电子谱(AES)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(xps)及x射线衍射(XRD)等对膜层的过渡层、界面及微观结构进行研究。结果表明：所制备的膜层厚2．7岬1，硬度高达3550HV，摩擦因数为0．139，与Ti6A14V基体结合力为52N；w主要以纳米晶WC的形式与非晶DLC形成WC／DLC多层膜，该多层膜仍呈现出类金刚石膜的主要特征。关键词：类金刚石／碳化钨多层膜：微观结构；离子源；非平衡磁控溅射中图分类号：TG174．444文献标志码：APreparationandmicrostructureofDLC／WCm

3、ultilayerthinfilmsLINSong．sheng一，ZHOUKe．song一，DAIMing-jiang，(1．SchoolofMaterialsScienceandEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510641，China；2．DepartmentofNewMaterials，GuangzhouResearchInstituteofNon—ferrousMetals，Guangzhou510651，China)Abstract：A

4、nodicgasionbeamsource(IBS)andunbalancemagnetronspu~ering(UBM)wereemployedtodepositdiamond-likecarbon／WC(DLC／WC)multilayerfilmonSi．Augerelectronspectroscopy(AES)，transmissionelectronmicroscopy(TEM)，X—rayphotoelectronspectroscopy(XPS)，X—raydiffractometry(XRD)andmi

5、crohardnesstesterwereemployedtoevaluatetheinterface，microstructureandcompositionoffilms．Theresultsshowthatthefilmthicknessis2．7岬，hardnessupto3550HV,thefrictioncoeficientis0．139，andadhesionstrengthis52NinTi6A14Vsubstrate．Inthefilm，nanocrystallineWCandamorphousDLC

6、layeroverlaptheformationofDLC／WCmultilayers．Themultilayerfilmstillshowsthatthemainfeatures，whichfileverysimilartotheDLCfilm．Keywords：diamond—likecarbon／WCmultilayerfilms；microstructure；ionsource；unbalancedmagnetronsputtering类金刚石(Diamond—likecarbon，DLC)膜是以石墨或C—-H

7、)以及SP3与SP键的含量比例不同，决定膜或碳氢化合物等为原料，在低温低压下人工合成的一层的硬度、弹性模量、摩擦因数、耐磨性、在红外和种含有SP和SP键的非晶碳膜。由于其具有一系列微波段透过性等性能[2]。同时，在制备DLC膜的过程与金刚石相接近的优良性能和结构特征，国内外科技中，膜层中内应力大及膜基结合强度差是制约其应用工作者对DLC膜的制备工艺、结构形态、物理测定、的主要技术瓶颈，为了解决此问题，通常采用的方法应用开拓和专业化生产等方面进行了广泛的研究l】。的有纳米多层结构[、梯度过渡结构[6】及在DLC膜中由于沉

8、积制备方法的不同和选用的碳原子载体的掺杂金属[6-10及非金属[11-15元素等。差异，在所生成的碳膜中，碳原子的键合方式(C—C本文作者采用阳极型气体离子源结合非平衡磁控基金项目广东省国际合作项目(2011BO50400007)；广东省教育部产学研结合项目(2011B050400516)收稿日期2012．03—09；修订日期：2