非金屬基底上硬碳膜鍍制工藝研究.pdf

1、具有高強度、高彈性模量、高抗化學腐蝕性和穩(wěn)定的高溫性能的Al2O3陶瓷與硬碳膜組合，被廣泛應用在耐磨、高溫、抗腐蝕等條件苛刻的領域，是在惡劣條件下替代金屬材料的首選材料；C/SiC在航空發(fā)動機、超高聲速沖壓發(fā)動機、航空航天往返防熱系統(tǒng)、液體發(fā)動機和固體火箭發(fā)動機等武器裝備領域，以及在先進摩擦及離合器系統(tǒng)等剎車工業(yè)領域具有非常廣闊的應用前景。本研究結合科研項目，探討了相關非金屬基底上硬碳膜的制備工藝，為進一步擴展硬碳膜的應用提供技術基礎。

2、 本研究在Al2O3、SiC和Si基底上，采用非平衡磁控濺射（UBMS）沉積了硬碳膜，分析研究了制備工藝參數與薄膜特性之間的關系。采用刻蝕方法分析研究了Al2O3上的硬碳膜膜層電阻率的均勻性，并初步摸索了鍍制過程中摻氮對膜層性能的影響，結合拉曼光譜（Raman）對薄膜的結構進行了表征；分析研究了SiC基底上硬碳膜的顯微硬度，結合強度和摩擦磨損性能；對硅基碳膜進行了退火處理實驗，研究了退火處理對薄膜性能的影響。 研究結果表

3、明：①采用UBMS技術在Al2O3陶瓷基底上制備的硬碳膜，影響其電阻率的主要工藝參數有氣體流量、偏壓、靶基距、靶電流和勵磁電流。在同樣的工藝條件下，UBMS比磁控濺射（MS）制備的硬碳膜電阻率高一個數量級，UBMS制備的硬碳膜的附著力是MS制備的硬碳膜的3倍。通過工藝優(yōu)化，制備出電阻率為0.70Ω·cm的硬碳膜，經過退火處理電阻率下降，最小值為0.63Ω·cm，且具有良好的膜基結合力。摻N2實驗表明，摻N2提高了膜層的導電性能，不犧牲膜