為了改善傳統(tǒng)MoS₂涂層的摩擦學性能,利用中頻直流磁控濺射技術(shù)在硅片和304不銹鋼上沉積Si/MoS₂和2種不同碳含量的C-Si/MoS₂復合薄膜,利用掃描電鏡（SEM）配備的EDS設(shè)備對薄膜的成分及厚度進行表征,利用真空摩擦磨損試驗機（CSM）測試不同濕度條件下Si/MoS₂和C-Si/MoS₂的摩擦磨損性能。結(jié)果表明:2種不同碳含量的C-Si/MoS₂含有相似的Si含量,Si在薄膜中以單質(zhì)的形式存在;Si/MoS₂薄膜隨著濕度的增加,摩擦因數(shù)持續(xù)增加,同Si/MoS₂薄膜相比,摻碳量49.08%（原子分數(shù)）的C-Si/MoS₂薄膜摩擦性能得到優(yōu)化,僅在24%濕度下摩擦因數(shù)高于純Si/MoS₂薄膜;含碳量為49.08%的C-Si/MoS₂薄膜磨損程度最小,這是因為C在摩擦過程中易剪切滑移,與MoS₂耦合潤滑,優(yōu)化了薄膜的摩擦... 

【文章來源】：潤滑與密封. 2020,45(07)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

真空環(huán)境下Si/MoS2涂層和C-Si/MoS2涂層同Al2O3 球?qū)δΦ哪Σ烈驍?shù)

從圖6可看出,真空條件下3種薄膜的磨損率相比其他條件下較小;摻碳量為49.08%的C-Si/MoS2薄膜與純的Si/MoS2薄膜磨損率隨著濕度的變化規(guī)律相同;而含碳量為53.77%的C-Si/MoS2薄膜在濕度為24%的條件下磨損率最小,為6.2×10-7 mm3/(N·m),當濕度增加至80%時,磨損率增大了一個數(shù)量級,說明該濕度條件下薄膜參與摩擦過程中材料磨損轉(zhuǎn)移量增大。2.3 Si/MoS2涂層和C-Si/MoS2 涂層不同濕度磨痕形貌

圖2給出了24%的濕度條件下Si/MoS2涂層和C-Si/MoS2涂層同Al2O3球?qū)δΦ哪Σ烈驍?shù)。可以看出,純的Si/MoS2復合薄膜平均摩擦因數(shù)為0.05,而摻碳之后薄膜的摩擦曲線波動較大,平均摩擦因數(shù)達到0.1左右,表面該濕度下薄膜摩擦表面發(fā)生了一定程度的變化,文獻[20]報道MoS2對濕度非常敏感,在潮濕環(huán)境下很容易被水蒸氣和氧氣氧化生成剪切模量較大的 MoO3,這使得MoS2的摩擦因數(shù)升高、潤滑性能降低;MoS2由于其對水汽的敏感性且易與其發(fā)生反應導致成分發(fā)生氧化變性、摩擦性能退化甚至失效。摻Si之后的MoS2薄膜摩擦因數(shù)顯著升高,且該條件下C-Si/MoS2的摩擦因數(shù)明顯比純的Si/MoS2摩擦因數(shù)高,且含碳量53.77%的C-Si/MoS2薄膜比含碳量49.08%的C-Si/MoS2薄膜在相同濕度下摩擦因數(shù)更高。圖3給出了40%的濕度條件下Si/MoS2涂層和C-Si/MoS2涂層同Al2O3球?qū)δΦ哪Σ烈驍?shù)�？梢钥闯�,純的Si/MoS2復合薄膜平均摩擦因數(shù)為0.075,含碳量49.08%的C-Si/MoS2薄膜平均摩擦因數(shù)為0.068,說明該濕度下?lián)教贾笸繉拥哪Σ烈驍?shù)輕微減小了;含碳量53.77%的C-Si/MoS2薄膜依然保持一個較高的平均摩擦因數(shù),約為0.15,相比在24%的濕度條件下,該薄膜的摩擦因數(shù)持續(xù)增加。與24%的濕度條件相比,在40%的濕度條件下的平均摩擦因數(shù)從0.12降低至0.068,且比純Si/MoS2的摩擦因數(shù)更小,說明該濕度條件下,雖然水蒸氣導致了MoS2薄膜的氧化以及MoS2界面剪切強度的增加,但C與MoS2在摩擦過程中的耦合作用達到最佳,含碳量49.08%的C-Si/MoS2復合薄膜在該條件下性能最好。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]寬溫域連續(xù)潤滑材料的研究進展[J]. 劉二勇,賈均紅,高義民,曾志翔,烏學東.  中國表面工程. 2015(04)
[2]固體潤滑概論（9）[J]. 西村允,王安鈞.  固體潤滑. 1988(03)



本文編號：3381631