碳氮基薄膜在水環(huán)境中的摩擦及腐蝕特性研究.pdf

1、本文采用直流磁控濺射鍍膜系統(tǒng)沉積了不同制備參數(shù)的TaN和Ta-DLC薄膜。利用金相顯微鏡觀察薄膜和小球微觀形貌；利用數(shù)顯顯微硬度計測定薄膜的維氏硬度；利用多功能材料表面性能試驗儀評判薄膜與基材的膜基結(jié)合力；利用X射線衍射儀表征薄膜的物相結(jié)構(gòu)；利用非接觸式表面三維形貌儀測試薄膜的表面粗糙度和摩擦試驗后薄膜磨痕形貌。研究分析了滑動速度對TaN薄膜在水環(huán)境中的摩擦學行為的影響，載荷與Ta-DLC薄膜摩擦學行為以及海水鹽度與Cr-DLC薄膜抗磨

2、損和耐腐蝕特性的相互關系。
　　薄膜表征和摩擦及耐腐蝕試驗結(jié)果表明：通過表面粗糙度、維氏硬度、膜基結(jié)合力等性能指標評判最終確定的TaN薄膜制備最優(yōu)參數(shù)為，氮分壓N2:Ar=8:12sccm，功率100W，負偏壓80V，占空比80％。制備的TaN薄膜在高速條件下能獲得較低的摩擦系數(shù)，但小球和薄膜磨損較為嚴重。Ta-DLC薄膜在乙炔氣流量為5sccm和15sccm時性能指標最佳，對摩副摩擦系數(shù)和磨損率均較低，而且穩(wěn)態(tài)摩擦系數(shù)以及對摩件

3、磨損率均隨著載荷的增加逐漸減小。系統(tǒng)最小穩(wěn)態(tài)摩擦系數(shù)為0.081±0.007，Ta-DLC薄膜和Si3N4小球最低磨損率分別為1.0×10-7mm3/Nm和2.1×10-8mm3/Nm。去離子水環(huán)境下Cr-DLC對摩的摩擦系數(shù)要比海水中更小更平穩(wěn)，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)摩擦系數(shù)為0.081±0.008。四種海水鹽度下對摩副穩(wěn)態(tài)摩擦系數(shù)隨著海水鹽度的增加先減小后增大，而小球和薄膜的磨損率則隨著海水鹽度的增加而增大，其中小球的磨損率數(shù)量級為10-9mm3