Cr、Al復(fù)合摻雜GLC薄膜的制備及結(jié)構(gòu)和性能研究.pdf

1、本文利用四靶閉合場(chǎng)非平衡磁控濺射設(shè)備，固定C靶電流和Cr靶電流，改變Al靶電流(I/A1)和基片轉(zhuǎn)速(ω)制備了一系列(Cr,Al)/GLC薄膜，采用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線光電子能譜儀(XPS)、X射線衍射儀(XRD)和透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)薄膜的化學(xué)成分和微觀組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，利用維氏顯微硬度儀、洛氏硬度儀和球-盤(pán)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)試薄膜的硬度、膜基結(jié)合強(qiáng)度和摩擦磨損性能指標(biāo)，研究不同A1含量、基片轉(zhuǎn)速和大氣下退火溫度等對(duì)

2、(Cr,Al)/GLC薄膜的微觀組織和摩擦學(xué)性能的影響規(guī)律。
　　 研究結(jié)果表明：Al摻雜相主要是以非晶的形式分布于碳相中，當(dāng)IA1從O增大至0.5A，(Cr,AI)/GLC薄膜中Al含量以近似線性關(guān)系增大到25.8at％，A1含量的增大致使薄膜中C相有序化程度下降至Al含量為15.8％基本非晶化，Cr尺度減小、分布更均勻，Al含量15.lat％時(shí)有Al(110)晶面的納米晶存在，Al相對(duì)應(yīng)在Al含量為3.2at％時(shí)以非晶形式存

3、在，Al含量分別為10.5at％、15.lat％、25.8at％時(shí)對(duì)應(yīng)在(220)、(220)和、(220)和(200)晶面有晶化趨勢(shì)，而Cr相隨著 Al含量的增加逐漸由納米晶向非晶態(tài)轉(zhuǎn)變，Al含量為25.8at％時(shí)基本轉(zhuǎn)為非晶態(tài)。當(dāng)ω增大，薄膜中Cr、Al更為越細(xì)小，分布更為彌散，C相的有序化程度降低。(Cr,A1)/GLC薄膜保持并繼承了Cr/GLC薄膜的優(yōu)良性能，常溫下和Cr/GLC薄膜相比，Al含量為15.1％的薄膜摩擦系數(shù)從0

4、.136降至0.122，比磨損率有上升比例在20％左右，顯微硬度下降比例在2％以?xún)?nèi)。
　　 經(jīng)不同溫度退火處理后，(Cr,A1)/GLC薄膜表面部分的Al和空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)生成A12O3相，由于A12O3相的生成阻止了氧的進(jìn)一步擴(kuò)散到薄膜的內(nèi)部從而達(dá)到保護(hù)薄膜的目的。Al含量為15.lat％的(Cr,Al)/GLC薄膜經(jīng)400℃退火處理后薄膜保持完整，經(jīng)400℃以?xún)?nèi)退火處理后的(Cr,Al)/GLC薄膜顯微硬度沒(méi)有出現(xiàn)顯著的下