氮化硅陶瓷表面沉积DLC膜的均匀性与摩擦学特性研究

摘要

利用离子注入与沉积方法在氮化硅陶瓷球和陶瓷盘表面制备了DLC薄膜,利用运动学分析和球体表面圆度和粗糙度验证了陶瓷球表面DLC膜的均匀件,利用纳米压痕和划痕表征了薄膜与基体结合强度和薄膜破裂时的内部应力,利用球盘摩擦试验机测试了薄膜的摩擦磨损性能。结果表明相同工艺下制备的氮化硅陶瓷表面DLC膜比M50轴承钢表面DLC膜具有更好的膜基结合力;DLC膜承载破裂时的最大拉应力和剪应力值相似,可作为其失效准则;陶瓷片表面DLC膜在63mm/s滑动速度下可承载达678MPa,在此承载范围内DLC膜具有优异的低摩擦和抗磨损件能,当载荷达到1013.0MPa以上时膜快速脆裂脱落失效,陶瓷球表面DLC膜住球盘接触模式下容易磨损,但可降低早期摩擦系数,球盘表面均有DLC膜时摩擦系数达0.04且延长相同条件下盘表面DLC膜的磨损寿命。