類金剛石(Diamond-like carbon,DLC)涂層具有許多與金剛石涂層相似的優(yōu)異性能,如高硬度,耐磨損,低摩擦系數(shù),并具有良好化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性、光透性,耐腐蝕性以及生物相容性,其作為新型功能薄膜材料,在機(jī)械、電子、光學(xué)航天航空和生物相容性諸多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。DLC作為功能防護(hù)涂層,典型膜層厚度在1～5μm,在汽車制造業(yè)和航空航天領(lǐng)域等特殊應(yīng)用領(lǐng)域膜層厚度需求可達(dá)10~50μm左右。同時(shí)試驗(yàn)表明,膜層越厚,涂層耐磨性能和抗腐蝕性能更優(yōu)異,所以制備超厚DLC涂層尤為迫切。然而,DLC由于其高的內(nèi)應(yīng)力,厚度限制在10μm以內(nèi),從而限制了DLC涂層的應(yīng)用,如何制備性能優(yōu)異的超厚DLC涂層成為亟待解決的科學(xué)性難題。另為,DLC涂層在高溫條件下,由于涂層的石墨化,涂層的摩擦學(xué)性能將會(huì)變差,在實(shí)際應(yīng)用中,如何改善其高溫摩擦性能(溫度至少達(dá)400℃),是DLC涂層得以廣泛應(yīng)用的另一重要指標(biāo)。本文利用等離子體化學(xué)氣相沉積法,制備了摻硅的超厚多層DLC涂層并研究了其在不同環(huán)境條件下(包括高溫)的摩擦學(xué)性能。結(jié)果表明,超厚DLC涂層表面光滑,無(wú)明顯缺陷,與基底之間的附著力和承載能力分別高達(dá)40N和3.5GPa。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境,大氣,水以及油潤(rùn)滑條件下,對(duì)鋼對(duì)偶摩擦系數(shù)分別為0.22,0.02和0.03,磨損率也都在10-7mm3/Nm量級(jí)。在大氣條件,溫度在100-300℃時(shí),涂層的平均摩擦系數(shù)為0.05。300℃時(shí),涂層的摩擦系數(shù)隨著測(cè)試時(shí)間變得不穩(wěn)定,而當(dāng)溫度為500℃時(shí),其平均摩擦為0.05。磨損率隨著溫度從100℃增加到500℃,其值從2×10-6mm3/Nm增加到38×10-6mm3/Nm。
王軍軍;蒲吉斌;張廣安;王立平.
第十一屆全國(guó)摩擦學(xué)大會(huì)論文集.蘭州(2013)