采用直流磁控濺射鍍膜技術(shù)以304不銹鋼為基體在不同基底負(fù)偏壓(0、100V、150V、200V和250V)下制備摻雜銅的納米結(jié)構(gòu)類金剛石薄膜(Cu-DLC)。利用能譜分析儀和X射線衍射分析儀分析薄膜成分和物相結(jié)構(gòu)。采用球盤旋轉(zhuǎn)式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)考察薄膜的摩擦學(xué)性能,再以三維超景深顯微鏡對磨痕的形貌進(jìn)行分析。結(jié)果表明:在304不銹鋼基底上成功制備了一系列Cu-DLC薄膜,無負(fù)偏壓時(shí),薄膜摻銅量較低,摩擦學(xué)性能較差;加負(fù)偏壓后,薄膜摻銅量升高,但隨著負(fù)偏壓的增大,摻銅量逐漸減少;Cu元素的摻雜可有效地降低薄膜的摩擦系數(shù),所制備的薄膜均有較低的摩擦系數(shù),均在0.1以下,實(shí)現(xiàn)了低摩擦;基底負(fù)偏壓影響薄膜的元素?fù)诫s量及薄膜摩擦學(xué)性能,負(fù)偏壓為100V時(shí),薄膜的摻銅量最高,薄膜的摩擦學(xué)性能最優(yōu),此時(shí)摩擦系數(shù)為0.0669,磨損率最小,為9.87×10-5 mm3/(N·m)。

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【部分圖文】：

圖1 不同負(fù)偏壓下Cu-DLC薄膜中Cu原子含量百分比的EDS能譜圖

不同基底負(fù)偏壓下所制備薄膜中Cu原子含量百分比的EDS能譜圖見圖1。由圖可見，在負(fù)偏壓為0、100V、150V、200V和250V時(shí)所制備薄膜的Cu原子含量百分比分別為19.98%、21.60%、20.92%、20.31%和19.29%。在無偏壓時(shí)，Cu含量較低；在100V的負(fù)偏....

圖2 不同負(fù)偏壓下制備的5組Cu-DLC薄膜的XRD譜圖

圖2為不同負(fù)偏壓下制備的5組Cu-DLC薄膜的XRD譜圖。由圖可知，5組薄膜中均在2θ為43.3°出現(xiàn)衍射峰Cu(111),50.4°有衍射峰Cu(200）出現(xiàn)，74.1°有衍射峰Cu(220）出現(xiàn)，無摻雜的DLC薄膜中只有典型的非晶碳峰，證明薄膜中成功摻雜了金屬Cu。當(dāng)負(fù)偏壓為....

圖3 不同負(fù)偏壓下Cu-DLC薄膜摩擦系數(shù)隨時(shí)間變化的曲線圖

2.2薄膜摩擦行為分析不同負(fù)偏壓（0、100V、150V、200V和250V）下Cu-DLC薄膜摩擦系數(shù)隨時(shí)間變化的曲線見圖3。圖4為不同偏壓下Cu-DLC薄膜的平均摩擦系數(shù)變化趨勢圖。由圖可見，所制備的5組Cu-DLC薄膜都實(shí)現(xiàn)了低摩擦，對應(yīng)的平均摩擦系數(shù)分別為0.0769、....

圖5 不同負(fù)偏壓下制備的Cu-DLC薄膜經(jīng)過摩擦磨損實(shí)驗(yàn)后5組磨痕的3D超景深顯微圖

圖6為不同負(fù)偏壓下Cu-DLC薄膜的磨損率柱狀圖。由圖可知，負(fù)偏壓為100V時(shí)所制備的薄膜的磨損率最小，為9.87×10-5mm3/（N·m）。其余4組薄膜的磨損率均與其相差一個(gè)數(shù)量級，在10-4數(shù)量級。這也與上述分析結(jié)果一致，負(fù)偏壓為100V時(shí)所制薄膜具有最優(yōu)的摩擦性能，所以....

本文編號：4030686