本文關鍵詞：類金剛石磁頭保護膜表面形貌對其摩擦性能影響的研究

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【摘要】：機械硬盤制造行業(yè)中,通常會在硬盤磁頭表面沉積一層類金剛石保護膜。為了提高磁頭關鍵位置的尺寸穩(wěn)定性,研究通過改進磁頭生產(chǎn)工藝,得到了兩種包含不同的DLC(類金剛石)膜的磁頭。本文以磁過濾真空陰極弧技術制備的類金剛石薄膜為研究對象,經(jīng)過摩擦實驗發(fā)現(xiàn)了兩種磁頭的耐磨損性能的差異,研究表明新工藝生產(chǎn)的磁頭耐磨損性能差于舊磁頭。本文分別對新舊工藝條件下制備的磁頭類金剛石保護膜進行化學成分、物理結構和力學性能等的分析,解釋了DLC膜耐磨擦性能變化的原因,最后提出改進方案并通過實驗驗證了其可行性。采用原子力顯微鏡表征DLC膜的表面形貌和粗糙度。發(fā)現(xiàn)兩種DLC膜表面粗糙度在0.25 nm-0.35 nm之間變動。兩種DLC膜的表面呈現(xiàn)不同的形貌,舊工藝生產(chǎn)的DLC膜表面劃痕朝向混亂,而新工藝DLC膜表面劃痕則沿著一定的角度。使用了XPS對兩種DLC膜的厚度進行測量,得到的數(shù)據(jù)表明厚度均符合設計要求,兩種DLC膜的厚度均在2 nm左右。進行的TEM表征發(fā)現(xiàn)磁頭表面所鍍的DLC膜均在基體表面形成均勻、連續(xù)、致密保護層,且均和基底之間形成了一定厚度的過渡層。兩種磁頭的俄歇電子能譜表明采用新的工序并沒有引起DLC薄膜成分的太大變化。兩種磁頭表面均是C元素占了70%以上,但由于吸附而附著在磁頭表面上的水使薄膜表面存在一定的O元素。運用拉曼光譜對兩種薄膜進行表征,發(fā)現(xiàn)兩種薄膜的G峰位置和I(D)/I(G)值相差不大。運用納米壓痕儀對薄膜的硬度進行測量,發(fā)現(xiàn)超薄薄膜硬度的測量受基底影響很大。硬度數(shù)據(jù)表明兩種DLC膜的硬度值相差不超過5%,符合拉曼光譜的分析結果。本文還通過退火的方法驗證了內應力對DLC薄膜摩擦性能的影響。退火后薄膜內應力的減小使兩種磁頭的耐磨擦性能均出現(xiàn)了下降,但CAL磁頭的耐磨擦性能依然比Keeper Free磁頭的耐摩擦性能差。通過對摩擦機理的基本理論的分析可知,在本文的摩擦實驗條件下,DLC薄膜的主要磨損機制為磨粒和剪切磨損。針對該機制對CAL工藝提出改進方案,即改變了研磨時磁條的移動速度。對改進后的磁頭進行摩擦實驗,結果表明改進后的磁頭耐磨擦性能有明顯的上升,且與Keeper Free磁頭的耐磨擦性能相差不大,符合生產(chǎn)要求。
【關鍵詞】：類金剛石薄膜 磁過濾真空陰極弧 磁頭 耐磨損性能
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 課題來源9
• 1.2 課題研究的背景和意義9-12
• 1.2.1 課題研究的背景9-11
• 1.2.2 課題研究的意義11-12
• 1.3 磁頭和磁頭生產(chǎn)流程簡介12-13
• 1.4 類金剛石薄膜簡介和發(fā)展現(xiàn)狀13-20
• 1.4.1 類金剛石薄膜發(fā)展簡介13-14
• 1.4.2 DLC薄膜簡介14-16
• 1.4.3 DLC膜性能16-20
• 1.4.4 相關領域研究綜述20
• 1.5 主要研究內容20-22
• 第2章 類金剛石薄膜的制備工藝分析和分析方法22-31
• 2.1 類金剛石薄膜的制備22-24
• 2.2 Keeper Free和CAL兩種工藝的區(qū)別及分析24-26
• 2.3 類金剛石薄膜厚度的測量方法26-27
• 2.4 類金剛石薄膜的表征方法27-29
• 2.4.1 俄歇電子能譜儀27-28
• 2.4.2 原子力顯微鏡28
• 2.4.3 透射電子顯微鏡28
• 2.4.4 納米劃痕儀28-29
• 2.4.5 Raman光譜29
• 2.5 本章小結29-31
• 第3章 DLC薄膜耐磨損性能和本征性能的探究31-47
• 3.1 兩種類金剛石薄膜的耐磨損性能的對比31-37
• 3.2 類金剛石薄膜厚度的測量37
• 3.3 類金剛石薄膜在基體表面的覆蓋程度37-39
• 3.4 類金剛石薄膜表面元素分析39-42
• 3.5 類金剛石薄膜的拉曼光譜分析42-44
• 3.6 類金剛石薄膜的硬度測試44-46
• 3.7 本章小結46-47
• 第4章 CAL工藝的改進和驗證47-61
• 4.1 DLC薄膜摩擦現(xiàn)象基本概述47-50
• 4.2 薄膜內部應力對薄膜耐磨擦性能的影響50-52
• 4.3 減少空氣中粉塵對薄膜耐磨擦性能的影響52-53
• 4.4 DLC薄膜表面劃痕的改變對其摩擦性能的影響53-57
• 4.5 提高磁頭DLC保護膜耐磨擦性能的措施57
• 4.6 提高磁頭耐磨擦性能措施驗證57-60
• 4.7 本章小結60-61
• 結論61-62
• 參考文獻62-68
• 致謝68

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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本文編號：544357