Cr、Al復合摻雜GLC薄膜的制備及結構和性能研究.pdf

1、本文利用四靶閉合場非平衡磁控濺射設備，固定C靶電流和Cr靶電流，改變Al靶電流(I/A1)和基片轉速(ω)制備了一系列(Cr,Al)/GLC薄膜，采用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線光電子能譜儀(XPS)、X射線衍射儀(XRD)和透射電子顯微鏡(TEM)對薄膜的化學成分和微觀組織結構進行分析，利用維氏顯微硬度儀、洛氏硬度儀和球-盤摩擦磨損試驗機測試薄膜的硬度、膜基結合強度和摩擦磨損性能指標，研究不同A1含量、基片轉速和大氣下退火溫度等對

2、(Cr,Al)/GLC薄膜的微觀組織和摩擦學性能的影響規(guī)律。
　　 研究結果表明：Al摻雜相主要是以非晶的形式分布于碳相中，當IA1從O增大至0.5A，(Cr,AI)/GLC薄膜中Al含量以近似線性關系增大到25.8at％，A1含量的增大致使薄膜中C相有序化程度下降至Al含量為15.8％基本非晶化，Cr尺度減小、分布更均勻，Al含量15.lat％時有Al(110)晶面的納米晶存在，Al相對應在Al含量為3.2at％時以非晶形式存

3、在，Al含量分別為10.5at％、15.lat％、25.8at％時對應在(220)、(220)和、(220)和(200)晶面有晶化趨勢，而Cr相隨著 Al含量的增加逐漸由納米晶向非晶態(tài)轉變，Al含量為25.8at％時基本轉為非晶態(tài)。當ω增大，薄膜中Cr、Al更為越細小，分布更為彌散，C相的有序化程度降低。(Cr,A1)/GLC薄膜保持并繼承了Cr/GLC薄膜的優(yōu)良性能，常溫下和Cr/GLC薄膜相比，Al含量為15.1％的薄膜摩擦系數從0

4、.136降至0.122，比磨損率有上升比例在20％左右，顯微硬度下降比例在2％以內。
　　 經不同溫度退火處理后，(Cr,A1)/GLC薄膜表面部分的Al和空氣中的氧發(fā)生反應生成A12O3相，由于A12O3相的生成阻止了氧的進一步擴散到薄膜的內部從而達到保護薄膜的目的。Al含量為15.lat％的(Cr,Al)/GLC薄膜經400℃退火處理后薄膜保持完整，經400℃以內退火處理后的(Cr,Al)/GLC薄膜顯微硬度沒有出現(xiàn)顯著的下