PIIID技术制备Ti/DLC和W/DLC纳米多层薄膜

摘要

本研究采用等离子体浸没离子注入与沉积（PIIID）技术在2Cr13钢表面制备了Ti/DLC和W/DLC纳米多层薄膜，膜层的总厚度约为1.5μm，其调制周期从50nm增加到400nm。对制备的纳米多层膜进行了扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、显微硬度、摩擦磨损、划痕测试。SEM测试结果表明：纳米多层膜具有完整、清晰的调制层结构。XRD测试结果表明所制备的纳米多层膜均为非晶态薄膜。显微硬度测试结果表明：所制备的薄膜的显微硬度均得到提高，和基体相比，Ti/DLC和W/DLC纳米多层薄膜的显微硬度提高幅度分别最高达211％和56％。划痕试验表明：不同调制周期薄膜的破裂方式明显不同，硬度较低的膜层具有相对较好的断裂韧性，和基体具有较好的结合强度。摩擦磨损实验结果表明：Ti/DLC和W/DLC纳米多层薄膜分别在小调制周期时摩擦磨损性能较好，其摩擦系数在磨擦8000转后保持稳定，而制备的DLC单层薄膜在摩擦2000转后摩擦系数就逐渐上升，从综合性能看：纳米多层薄膜保持了类金刚石（DLC）薄膜低摩擦系数的特性，具有良好的承载能力以及膜-基结合特性。