论文部分内容阅读
本文采用直流磁控溅射镀膜系统沉积了不同制备参数的TaN和Ta-DLC薄膜。利用金相显微镜观察薄膜和小球微观形貌；利用数显显微硬度计测定薄膜的维氏硬度；利用多功能材料表面性能试验仪评判薄膜与基材的膜基结合力；利用X射线衍射仪表征薄膜的物相结构；利用非接触式表面三维形貌仪测试薄膜的表面粗糙度和摩擦试验后薄膜磨痕形貌。研究分析了滑动速度对TaN薄膜在水环境中的摩擦学行为的影响，载荷与Ta-DLC薄膜摩擦学行为以及海水盐度与Cr-DLC薄膜抗磨损和耐腐蚀特性的相互关系。薄膜表征和摩擦及耐腐蚀试验结果表明：通过表面粗糙度、维氏硬度、膜基结合力等性能指标评判最终确定的TaN薄膜制备最优参数为，氮分压N2:Ar=8:12sccm，功率100W，负偏压80V，占空比80%。制备的TaN薄膜在高速条件下能获得较低的摩擦系数，但小球和薄膜磨损较为严重。Ta-DLC薄膜在乙炔气流量为5sccm和15sccm时性能指标最佳，对摩副摩擦系数和磨损率均较低，而且稳态摩擦系数以及对摩件磨损率均随着载荷的增加逐渐减小。系统最小稳态摩擦系数为0.081±0.007，Ta-DLC薄膜和Si3N4小球最低磨损率分别为1.0×10-7mm3/Nm和2.1×10-8mm3/Nm。去离子水环境下Cr-DLC对摩的摩擦系数要比海水中更小更平稳，系统稳态摩擦系数为0.081±0.008。四种海水盐度下对摩副稳态摩擦系数随着海水盐度的增加先减小后增大，而小球和薄膜的磨损率则随着海水盐度的增加而增大，其中小球的磨损率数量级为10-9mm3/Nm，比薄膜低出两个数量级。四种盐度耐腐蚀试验结果表明，Cr-DLC薄膜耐腐蚀性能大小以盐度为30.04‰时最好，之后是33.01‰和29.84‰，而盐度32.37‰抗腐蚀性能最差。