碳氮化合物薄膜的制备及其水中摩擦和腐蚀性的研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:alex_juve
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本文用非平衡磁控溅射系统和DC磁控溅射系统在316L不锈钢、M2工具钢和Si片基材上分别沉积了TiCN膜、Ti-DLC膜和Ti/TiN膜。利用X射线衍射仪、纳米压痕仪和显微硬度测试仪、电化学工作站、球盘磨损实验机、带EDS扫描的电镜、三维形貌仪、光学显微镜分别测试了薄膜的成分、硬度和弹性模量、抗腐蚀性能、水润滑摩擦磨损性能、对磨面磨痕的成分以及形貌、薄膜磨痕表面三维形貌以及小球的对磨面磨痕。  通过以上的结果探讨并优化了Ti/TiN薄膜制备的工艺参数。结果表明,过渡层Ti膜的最优沉积参数为功率200W,气体流量为7sccm氩气。TiN薄膜镀膜实验最优参数为:气体流量比2:8(Ar:N2)、沉积功率100W、负偏压60V、占空比80%。将最优参数下沉积的Ti/TiN薄膜与星弧公司沉积的纯TiN进行水润滑摩擦性能对比,发现自制的Ti/TiN薄膜虽然可以减小对磨小球的磨损率,但很快便失效。在不同基底的TiCN薄膜水润滑实验中我们发现,相比316L不锈钢基底M2工具钢作为基底时摩擦系数升高,薄膜磨损率升高,但是小球的磨损率降低了。在316L不锈钢为基底的进一步实验中发现在3N,0.4m/s的条件下薄膜能够得到最佳的摩擦系数约为0.179。在电化学腐蚀实验中发现TiCN薄膜相比TiN薄膜有较低的腐蚀电流和较高的腐蚀电位,所以耐腐蚀性能增加了。在Ti-DLC薄膜的水润滑实验中,相比316L不锈钢基底M2工具钢作为基底时减小了对磨的摩擦系数,并且大大降低了薄膜的磨损率,提高了薄膜的耐磨性能。在316L不锈钢为基底的后续实验中发现在薄膜9N,0.4m/s条件时能够达到最佳的摩擦系数,约为0.034。在电化学实验中发现Ti-DLC薄膜相较DLC薄膜腐蚀电位虽然相差不大,但是腐蚀电流升高了,所以耐腐蚀性能降低。
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