氮化硅陶瓷表面DLC膜的制备及摩擦性能研究.pdf

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1、2010年9月润滑与密封Sep．2010第35卷第9期LUBRICATIONENGINEERINGVol-35No．9DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2010．09．005氮化硅陶瓷表面DLC膜的制备及摩擦性能研究荆翠妮古乐张传伟唐光泽王黎钦(1．哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001；2．哈尔滨工业大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001)摘要：利用等离子体基离子注入与沉积技术，在氮化硅陶瓷片表面制备200～400llm的类金刚石碳膜。测试薄膜的厚度、表面形貌、结构、膜基结合力，利用球盘试验机考察DLC膜的摩擦性能。结果表明：沉积薄膜均匀

2、光滑；薄膜的硬度和弹性模量与基体差异较小，膜基结合力强；DLC膜具有较低的摩擦因数，抗磨性能优异。关键词：DLC膜；制备工艺；摩擦性能中图分类号：TH117文献标识码：A文章编号：0254—0150(2010)9—021—5PreparationandTribologicalPropertiesResearch0fDLCFilmOHtheSurfaceofSiNCeramicsJingCuiniGuLeZhangChuanweiTangGuangzeWangLiqin(1．SchoolofMechanicalandElectricalEngineering，HarbinInstitu

3、teofTechnology，HarbinHeilongjiang150001，China；2．SchoolofMaterialsScienceandEngineeringHarbinInstituteofTechnology，HarbinHeilongjiang150001，China)Abstract：Basedontheplasmabasedionimplantationanddepositiontechnology，diamondlikecarbonfilmsabout200to400nmthicknessonthesurfaceofSi3N4ceramicdiskswere

4、prepared．Thepropertiesofthefilmweretested，suchasfilmthickness，surfacetopography，structure，cohesionbetweenfilmandsubstratemateria1．Thetribologicalpropertieswereinvestigatedonball-on—diskweartester．ResultsshowthattheDLCfilmsarewell·distributed，whichhavelowerfric—tioncoeficientandgoodabrasionresis

5、tance；thehardnessandelasticitymodulusoffilmarealmostthesamewiththebasalbody，thecohesionbetweenfilmandsubstratematerialisgood．Keywords：diamondlikecarbonfilm；preparationtechnique；tribologicalproperties类金刚石碳(Diamond—likeCarbon，简称DLC)(PIII)和90年代中后期等离子体浸没离子注入与沉膜是一种高硬度、高耐磨性、低摩擦因数的新型薄膜积(PIII&D)技术的出现，使

6、得DLC薄膜的合成技材料。其结构介于金刚石与石墨、含有sp和s，术日益成熟。有着和金刚石膜相类似的特性。DLC膜在大气和目前固体润滑膜常用的评价技术为：采用摩擦磨真空下具有较低的摩擦因数，在航空航天、微型电子损试验机来评价薄膜的摩擦磨损性能；采用原子力显机器等领域越来越受到重视。微镜、扫描电子显微镜来观察分析薄膜的表面与擦伤常见的制备DLC薄膜的方法有真空蒸发、溅磨损表面的形貌；采用涂层划痕仪来测量薄膜与基体射、等离子体辅助化学气相沉积]、离子注入的结合强度。以前研究者多数在金属表面而很少等。1971年Aissenberg等最早利用离子束沉积(Ion在陶瓷表面镀膜，主要是考虑到陶瓷脆

7、性大的问题。beamdeposition)方法在室温下制备出类金刚石薄膜，本文作者利用弹性模量和硬度与陶瓷差别不大的DLC20世纪80年代中后期等离子体浸没离子注入技术进行镀膜，研究陶瓷表面DLC膜的特性。1试验部分基金项目：国家自然科学基金项目(50875058)；国家973计1．1DLC膜的制备划资助项目(2007CB607602)．采用等离子体基离子注入与沉积(PBII&D)技收稿日期：2010—03—25术，在哈尔滨工业大学DLZ-O1型等离子体基