非金屬基底上硬碳膜鍍制工藝研究.pdf

1、具有高強(qiáng)度、高彈性模量、高抗化學(xué)腐蝕性和穩(wěn)定的高溫性能的Al2O3陶瓷與硬碳膜組合，被廣泛應(yīng)用在耐磨、高溫、抗腐蝕等條件苛刻的領(lǐng)域，是在惡劣條件下替代金屬材料的首選材料；C/SiC在航空發(fā)動機(jī)、超高聲速沖壓發(fā)動機(jī)、航空航天往返防熱系統(tǒng)、液體發(fā)動機(jī)和固體火箭發(fā)動機(jī)等武器裝備領(lǐng)域，以及在先進(jìn)摩擦及離合器系統(tǒng)等剎車工業(yè)領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。本研究結(jié)合科研項(xiàng)目，探討了相關(guān)非金屬基底上硬碳膜的制備工藝，為進(jìn)一步擴(kuò)展硬碳膜的應(yīng)用提供技術(shù)基礎(chǔ)。

2、 本研究在Al2O3、SiC和Si基底上，采用非平衡磁控濺射（UBMS）沉積了硬碳膜，分析研究了制備工藝參數(shù)與薄膜特性之間的關(guān)系。采用刻蝕方法分析研究了Al2O3上的硬碳膜膜層電阻率的均勻性，并初步摸索了鍍制過程中摻氮對膜層性能的影響，結(jié)合拉曼光譜（Raman）對薄膜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征；分析研究了SiC基底上硬碳膜的顯微硬度，結(jié)合強(qiáng)度和摩擦磨損性能；對硅基碳膜進(jìn)行了退火處理實(shí)驗(yàn)，研究了退火處理對薄膜性能的影響。 研究結(jié)果表

3、明：①采用UBMS技術(shù)在Al2O3陶瓷基底上制備的硬碳膜，影響其電阻率的主要工藝參數(shù)有氣體流量、偏壓、靶基距、靶電流和勵磁電流。在同樣的工藝條件下，UBMS比磁控濺射（MS）制備的硬碳膜電阻率高一個數(shù)量級，UBMS制備的硬碳膜的附著力是MS制備的硬碳膜的3倍。通過工藝優(yōu)化，制備出電阻率為0.70Ω·cm的硬碳膜，經(jīng)過退火處理電阻率下降，最小值為0.63Ω·cm，且具有良好的膜基結(jié)合力。摻N2實(shí)驗(yàn)表明，摻N2提高了膜層的導(dǎo)電性能，不犧牲膜