【摘要】：每年有大量的建筑幕墻玻璃,顯示面板玻璃和汽車玻璃由于表面劃傷、磨損而報(bào)廢。類金剛石(DLC)薄膜材料具有高硬度,低摩擦系數(shù)等優(yōu)異的性能,能有效的提高玻璃在加工、使用、物流等過程中的劃傷問題,提高成品率。目前阻礙DLC薄膜在玻璃表面應(yīng)用的主要原因是玻璃和DLC薄膜之間存在較大的內(nèi)應(yīng)力,造成薄膜易產(chǎn)生開裂和剝落。因此,本論文在玻璃基體與DLC薄膜間預(yù)鍍一層SiC緩沖層,來提高薄膜與基體間的結(jié)合強(qiáng)度,使得DLC薄膜可以在玻璃上得到應(yīng)用,提高玻璃表面的硬度。本文采用直流/射頻磁控濺射法,在普通載波片表面沉積DLC薄膜,研究SiC緩沖層對DLC薄膜性能的影響,同時(shí)主要研究了沉積參數(shù)(濺射功率、氬氣與乙炔流量比、沉積氣壓、沉積時(shí)間)對玻璃基DLC薄膜的結(jié)構(gòu)、硬度與可見光透過率的影響。通過XRD、臺(tái)階儀、SEM、Raman以及紫外-可見分光光度計(jì),表征和分析DLC薄膜的結(jié)構(gòu)和性能,得出以下結(jié)論:(1)在玻璃基片上預(yù)鍍制SiC緩沖層能有效的提高玻璃基DLC薄膜的硬度。SiC緩沖層的厚度過小或過大都對DLC薄膜硬度影響較大,當(dāng)SiC緩沖層的厚度為46nm時(shí),玻璃基DLC薄膜的硬度達(dá)到最佳。(2)DLC薄膜的硬度主要取決于薄膜結(jié)構(gòu)致密度、薄膜中sp~3鍵的含量;sp~3鍵含量越高,薄膜的結(jié)構(gòu)致密度越高,硬度就越大;(3)DLC薄膜的可見光波段透過率主要由薄膜的厚度和sp~3鍵含量來決定,薄膜的厚度對可見光波段透過率影響比sp~3鍵含量的影響大;薄膜厚度越大,薄膜的可見光波段透過率越低;薄膜中sp~3鍵含量越高,薄膜的可見光波段透過率越高。(4)不同沉積參數(shù)條件下制備的DLC薄膜都是非晶態(tài)薄膜。當(dāng)SiC緩沖層的厚度為46nm左右,沉積DLC薄膜的工藝參數(shù)為:濺射功率200W,沉積氣壓1.6Pa,氬氣乙炔流量比8:1,沉積時(shí)間30min,得到的DLC薄膜的硬度達(dá)到最大值,大小約為820HV,同比玻璃基體增加22.4%,可見光波段平均透過率37.84%。
【圖文】：

圖 1.1 碳原子的三種電子結(jié)構(gòu)圖類金剛石（DLC）膜主要由非晶排列的碳原子組成，該結(jié)構(gòu)包含局部類的區(qū)域和局部類似石墨的區(qū)域，但沒有長程有序[5]。金剛石具有以面心.c.c.）結(jié)構(gòu)排列的具有 sp3雜化的碳；石墨是天然存在的碳中最豐富和穩(wěn)異形體，并且是 sp2雜化中具有碳的六方密排（h.c.p）晶體。sp2和 sp3間的結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵的差異導(dǎo)致 DLC 膜的性質(zhì)的變化，因此 sp3：sp2的每個(gè) DLC 膜的特定性質(zhì)[6]。根據(jù) DLC 薄膜材料根據(jù)是否含氫可以分為氫化無定型碳膜（a-C:H，ta-C:H）和無氫無定型碳膜（a-C，ta-C）（其如表 1.1 所示），由于氫的普遍存在的性質(zhì)，很少發(fā)現(xiàn)真正無氫的膜，因氫化”通常意味著沉積過程不涉及氫化物質(zhì)，，并且膜中的 H 含量低，通 5％[7]。a-C 碳膜中的 sp3鍵含量低于 50%，四面體非晶碳膜 ta-C 中的 s過 80%[8]。一般認(rèn)為薄膜中 sp3含量越高，膜層在宏觀上的一些性質(zhì)就剛石。M ller 等人[9]描述了結(jié)構(gòu)和組成三元相圖（如圖 1.2 所示）中不化合物薄膜， sp3雜化和 sp2雜化的三個(gè)階段的碳和氫。DLC 薄膜由于

圖 1.2 DLC 的三元相圖表 1.1 氫化與非氫化 DLC 薄膜的性質(zhì)對比表a-C a-C:H＜5 20-605-85 20-653) 1.9-3.0 0.9-2.2＜600° ＜400°eV） 0.4-1.5 0.8-4.01.8-2.4 1.8-2.4＜80GPa ＜50GPa＜900GPa ＜300GPa的發(fā)展史mellenmeier首次提出硬質(zhì)無定型碳膜的概念，當(dāng)
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.2;TQ163

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本文編號：2686221