不同调制周期WSx/a-C多层膜的组织结构及摩擦学特性

摘要

采用磁控溅射法交替溅射WS2和石墨靶制备周期为4～23 nm的WSx/a-C纳米多层膜.采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子谱(xPs)等分析薄膜的组织结构和元素的化学价态;采用纳米压痕仪、涂层附着力划痕仪和球盘式摩擦磨损试验机测试薄膜的硬度、结合力和在潮湿大气下(相对湿度70％)的摩擦磨损特性.结果表明:多层膜结构致密,表面平整.a-C的加入改变WS2的结晶状态,多层膜为微晶或非晶结构;随着调制周期的增大,多层膜的硫与钨摩尔比逐渐降低并趋于稳定(约为1.32),其硬度稍有上升,而结合力明显降低,摩擦因数由0.32降至0.26,而磨损率逐渐上升但显著低于纯WSx膜的.调制周期为4nm的多层膜的耐磨性能最佳,磨损率约为1.03×10-13 m3.N-1.m-1.