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类金刚石碳(Diamond-like carbon,DLC)膜是由C的SP~2和SP~3两种混合键组成的空间无定形非晶碳膜,具备优良的机械、电学、光学和声学等性质,特别是其硬度较高而摩擦系数较低,所以被广泛地应用于材料表面的防护镀层领域。本论文主要工作之一是从膜层结构设计的角度,研制了DLC复合薄膜的结构和并进行了沉积工艺的优化,以获得具有优异机械性能的DLC复合薄膜。我们通过ECR-CVD结合磁控溅射的工艺在不锈钢衬底上制备了高性能的DLC/Cu-DLC/W-DLC复合涂层。当DLC复合膜的机械性能达到一定要求之后,我们试图将之应用于动压空气轴承材料的保护镀层,用于解决动压轴承在起停阶段时,由于不能形成有效的动压气膜,而存在的转子与轴承支承面间的干摩擦造成的磨损问题。在DLC复合镀层保护轴承的同时,考虑到对轴瓦的保护,从摩擦学系统整体设计的角度,选择氟化石墨改性聚酰亚胺涂层作为轴瓦材料的表面涂层,研究了二者的复配摩擦学行为。实验首先制备了#1W-DLC掺杂膜,#2Cu-DLC/W-DLC双掺杂膜,#3DLC/Cu-DLC/W-DLC双过渡层复合膜以及#4DLC/W-DLC单过渡层复合膜四组样品;其中W靶电流为0.45 A,Cu靶电流为0.5 A。通过SEM与AFM对四组样品进行形貌的表征,发现#2、#3、#4号含有过渡层的样品表面粗超度远远小于#1W-DLC掺杂膜,且#3DLC/Cu-DLC/W-DLC复合膜有最小的表面粗超度Ra=1.13 nm。通过纳米划痕仪测试发现,#3样品膜基结合力为46 mN。以上述DLC/Cu-DLC/W-DLC结构作为基础,我们进行了复合薄膜的优化工艺设计。主要是通过改变W靶溅射电流,探究内掺杂层W元素变化对表层DLC薄膜在力学与摩擦学性能的影响。我们发现,当电流从0.3 A-0.45 A时薄膜硬度与弹性模量在增加;当从0.45 A-0.9 A时,硬度与弹性模量在下降,且0.45 A下的薄膜有最大的硬度35 GPa以及最大弹性模量352 GPa。与GCr15钢球的摩擦实验表明所有的样品摩擦系数在0.1-0.15之间。对磨痕表面分析,摩擦机理主要为较严重的磨粒磨损,且5号样品出现DLC薄膜撕裂区。摩擦过程伴随着膜转移,且硬度越低摩擦副上转移的量越多。通过氟化石墨改性聚酰亚胺与DLC/Cu-DLC/W-DLC复合膜的复配摩擦实验,在2-11 N压力下的摩擦系数处于0.05-0.09之间。通过对磨痕表面分析,表明改性聚酰亚胺磨损机理为轻微的磨粒磨损,且DLC薄膜几乎没有磨损情况。磨痕表面的EDS与Raman结果表明,氟化石墨改性聚酰亚胺在DLC薄膜上形成转移层,且2 N压力下以聚酰亚胺转移为主,5-11 N下氟化石墨转移逐渐增多并与聚酰亚胺转移量逐渐达到稳定。