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磁控溅射沉积不同掺杂非晶碳膜的摩擦学特性研究

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邹春生，李迎春，邱明，程蓓，周占生
（河南科技大学 机电工程学院，河南 洛阳 ４７１００３）
摘要：采用磁控溅射技术制备了无掺杂及掺杂 Ｃｒ，ＷＣ的 ３种非晶碳膜，通过 ＳＥＭ和 ＸＲＤ对薄膜进行了微观形 貌观察及物相分析，利用多功能材料表面性能测试仪测定了薄膜的临界破坏载荷，利用 ＨＳＲ－２Ｍ摩擦磨损试 验机测试了薄膜在乏油环境下的摩擦学性能，并对试验后的薄膜进行了微观分析。结果表明：在乏油环境下，３ 种碳膜具有较低的摩擦因数和良好的抗磨性能，随着滑动速度的提高，３种非晶碳膜的摩擦因数逐渐降低；掺杂 Ｃｒ提高了薄膜的磨损寿命；掺杂 ＷＣ降低了薄膜与基体的临界破坏载荷及薄膜的磨损寿命。 关键词：滚动轴承；非晶碳膜；磁控溅射；摩擦磨损；掺杂 中图分类号：ＴＨ１３３．３；ＴＨ１１７．１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１０００－３７６２（２０１８）１１－００２２－０４
ＩＣＳＮＳ４Ｎ１１０－０１０１４－８３／７Ｔ６Ｈ２ Ｂ轴ｅａ承ｒｉｎ ｇ２２００１１８８年，Ｎ１ｏ１．期１１ ２２－２５
试验与分析
ＤＯＩ：１０．１９５３３／ｊ．ｉｓБайду номын сангаасｎ１０００－３７６２．２０１８．１１．００７
磁控溅射沉积不同掺杂非晶碳膜的摩擦学特性研究
现采用磁控溅射技术，制备无掺杂及掺杂 Ｃｒ， ＷＣ的 ３种非晶碳膜，探究其在乏油条件下的摩擦 学性能。
邹春生，等：磁控溅射沉积不同掺杂非晶碳膜的摩擦学特性研究
·２３·
１ 性能试验
样品制备 基底选用 Ｐ（１００）型单晶硅片用于薄膜的微
观形貌观察及物相分析；基底选用 ＧＣｒ１５轴承钢 （３０ｍｍ×７．９ｍｍ）用于薄膜的摩擦学性能测试。 采用英国 Ｔｅｅｒ公司的 ＵＤＰ－６５０磁控溅射设备制 备无掺杂及掺杂 Ｃｒ，ＷＣ的 ３种非晶碳膜（分别用 ａ－Ｃ，ａ－Ｃ／Ｃｒ，ａ－Ｃ／ＷＣ表 示 ）。 该 沉 积 系 统 具 有 ４个对称放置的溅射靶，２个对称放置的石墨 靶，１个 ＷＣ靶和 １个 Ｃｒ靶，所有靶材的纯度均大 于 ９９．９％。样品在沉积薄膜前依次放入丙酮和无 水乙醇中超声清洗 １５ｍｉｎ，然后装入样品架。当 真空腔的 真 空 度 抽 至 １．０×１０－３ Ｐａ时，通 入 Ａｒ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１００３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆａｍｏｒｐｈｏｕｓｃａｒｂｏｎｆｉｌｍｓ，ｄｏｐｅｄｗｉｔｈＣｒ，ＷＣａｎｄｔｈｅｕｎｄｏｐｅｄ，ａｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｕｓｉｎｇ ｍａｇｎｅｔｒｏｎｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｍｉｃｒｏ－ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄｐｈａｓｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｉｎｆｉｌｍｓａｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙ ｕｓｉｎｇＳＥＭ ａｎｄＸＲＤ．Ｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｆｒａｃｔｕｒｅｌｏａｄｏｆｔｈｉｎｆｉｌｍｓｉｓｔｅｓｔｅｄｏｎａｍｕｌｔｉ－ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｔｅｓｔｅｒｆｏｒｍａｔｅｒｉａｌｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．ＴｈｅｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎｆｉｌｍｓａｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｗｉｔｈＨＳＲ－２Ｍ ｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｗｅａｒｔｅｓｔｅｒｕｎｄｅｒ ｓｔａｒｖｅｄｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｍｉｃｒｏａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｅｓｔｅｄｔｈｉｎｆｉｌｍｓｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｃａｒｂｏｎ ｆｉｌｍｓｐｒｏｖｉｄｅｌｏｗｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔａｎｔｉｗｅａｒｐｒｏｐｅｒｔｙｕｎｄｅｒｓｔａｒｖｅｄｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆ ｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆａｍｏｒｐｈｏｕｓｃａｒｂｏｎｆｉｌｍｓｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｓｌｉｄｉｎｇｓｐｅｅｄ．Ｔｈｅｗｅａｒｌｉｆｅｏｆｔｈｉｎｆｉｌｍｓｉｓｉｍ ｐｒｏｖｅｄｂｙｄｏｐｉｎｇｗｉｔｈＣｒ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｄｏｐｉｎｇｗｉｔｈＷＣｒｅｄｕｃｅｓｃｒｉｔｉｃａｌｆａｃｔｕｒｅｌｏａｄｂｅｔｗｅｅｎｔｈｉｎｆｉｌｍｓａｎｄｓｕｂｓｔｒａｔｅｓａｎｄ ｔｈｅｗｅａｒｌｉｆｅｏｆｔｈｉｎｆｉｌｍｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｏｌｌｉｎｇｂｅａｒｉｎｇ；ａｍｏｒｐｈｏｕｓｃａｒｂｏｎｆｉｌｍ；ｍｅｇｎｅｔｒｏｎｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ；ｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｗｅａｒ；ｄｏｐｉｎｇ
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＴｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡｍｏｒｐｈｏｕｓＣａｒｂｏｎＦｉｌｍｓＤｏｐｅｄｗｉｔｈ ＤｉｆｆｅｒｅｎｔＭａｔｅｒｉａｌｓＤｅｐｏｓｉｔｅｄｂｙＭａｇｎｅｔｒｏｎＳｐｕｔｔｅｒｉｎｇ
ＺＯＵＣｈｕｎｓｈｅｎｇ，ＬＩＹｉｎｇｃｈｕｎ，ＱＩＵＭｉｎｇ，ＣＨＥＮＧＢｅｉ，ＺＨＯＵＺｈａｎｓｈｅｎｇ
如国内发动机型号规范中润滑油中断的时间规定 为 ３０ｓ，飞机在飞行过程中遇到特殊情况需改变 当前的飞行姿态，调整为一些特殊姿态飞行（如俯 冲、横滚等），导致发动机内部处于乏油环境中，而 高速运转的零部件（如轴承、齿轮等）在润滑不充 分的条件下极易被破环［３］。为了提高非晶碳膜在 特殊工况下 的 服 役 性 能，国 内 外 学 者 一 直 在 对 非 晶碳膜的合成及其应用进行研究［４－５］，结果表明， 掺杂化学元素是一种提高非晶薄膜性能的有效手 段［６－７］。
非晶碳膜因具有高硬度和优异的减摩耐磨性 能，应用 于 刀 具、模 具、航 空 航 天、电 子、光 学 等 领 域［１－２］。对于长期服役的运动件，要求固体润 滑 膜不仅需具备减摩抗磨能力，还需满足长寿命、可 靠 性的使用要求以及特殊工况下的应急要求。例
收稿日期：２０１８－０４－１９；修回日期：２０１８－０５－１４ 基 金 项 目：河 南 省 科 技 创 新 杰 出 人 才 计 划 项 目 （１５４２００５１００１３） 作者简介：邹春生（１９９５—），男，河南周口人，研究生，工学 硕士，主 要 研 究 方 向 为 摩 擦 学 与 表 面 工 程，Ｅ－ｍａｉｌ： ｚｃｓ８２１３７１７５３＠１２６．ｃｏｍ。 通信作者：李迎春（１９６９—），女，副教授，主要研究方向为摩 擦学与表面工程，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｙｃ２００４ｈｅｎａｎ．ｃｈｉｎａ＠１２６．ｃｏｍ。

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TiN、CrN的环境摩擦磨损对比研究

TiN、CrN的环境摩擦磨损对比研究


部分薄膜颗粒剥落，破碎或颗粒剥落形成游离的第
三体ＴｉＮ颗粒，较硬的磨粒在２个摩擦表面之间起
到磨粒磨损作用，慢慢地压入ＴｉＮ薄膜表面进行显
微切削，在ＴｉＮ薄膜表面形成划痕。另一方面从图
２磨痕处的化学元素分析可以看出，薄膜磨痕处氧
含量较高，并且不含有Ｎ元素，说明ＴｉＮ薄膜在摩
擦磨损过程中被氧化为ＴｉＯ。，加速了ＴｉＮ薄膜的
根据文献Ｅ１０３这是由于两接触面被水覆盖，在摩擦 过程中存在以下３个化学反应：
２ＣｒＮ＋３Ｈ２０—Ｃｒ２０３＋２ＮＨ３
’
ＡＧｆ２９８＝一２５０．１０ ｋＪ／ｍｏｌ
２Ｃｒ２Ｎ＋６Ｈ２０—Ｃｒ２０３＋２ＮＨ３＋３Ｈ２
ＡＧｆ２９８＝一６７１．９ ｋＪ／ｔｏｏｌ
断裂，形成松脱的磨粒，磨粒在两个摩擦表面起到磨 粒磨损作用，慢慢的压入ＣｒＮ薄膜表面，进行微切
削，在薄膜表面形成划痕。孔洞是由于电弧离子镀
薄膜中的缺陷以及在摩擦过程中表而附着粒子脱落 所致。所以在空气中薄膜主要表现为磨粒磨损，由
图４ｂ可看出，相对于干摩擦和油润滑，水润滑条件
下，ＣｒＮ薄膜经磨损试验后较为光滑，无明显划痕。
关键词：ＴｉＮ薄膜；ＣｒＮ薄膜；不同介质；摩擦学特性
中图分类号：ＴＨ １１７．１
文献标志码：Ａ
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ａｂｒａｓｉｏｎ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ＴｉＮ ａｎｄ ＣｒＮ Ｆｉｌｍｓ ｕｎｄｅｒ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ａｂｒａｓｉｏｎ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ＸＩＥ Ｈｏｎｇｍｅｉｌ。ＮＩＥ Ｃｈａｏｙｉｎ２
（１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ，Ｙａｎｇｔｚｅ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０８１００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ。Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４００７１５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｉＮ ｆｉｌｍｓ ａｎｄ ＣｒＮ ｆｉｌｍｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ Ａｒｃ Ｉｏｎ Ｐｌａｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｔｈ ｄｃ ａｎｄ ｐｕｌｓｅｄ ｂｉａｓｅｓ ｏｎ ４５ ｓｔｅｅｌ ｓｕｂ— ｓｔｒａｔｅ．Ｍｉｃｒｏ－ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｅｓｔｓ ｗｅｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｌｍｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｃｌｅｒｏｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅ ａｄｅ— ｈｅｓｉｏｎ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｌｍｓ ｗａｓ ｔｅｓｔｅｄ ｂｙ ｓｃｒａｔｃｈ－ａｄｈｅｓｉｏｎ ｔｅｓｔ．Ｔｈｅ ｗｅａｒｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ＴｉＮ ａｎｄ ＣｒＮ ｆｉｌｍｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｂｒａｓｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ（ｉｎ ｄｒｙ，ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｏｉｌ ｌｕｂｒｉｃａｔｅｄ）ｂｙ ｔｈｅ ｂａｌｌ—ｄｉｓｋ ｗｅａｒｉｎｇ ｔｅｓｔｅｒ．Ｗｏｒｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｏｆｉｌｅ ｏｆ ＴｉＮ ａｎｄ ＣｒＮ ｆｉｌｍｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｓｓｅｓｓｅｄ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ．ＳＥＭ ｗａｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ ｔｈｅ ｍｏｒ— ｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ｗｅａｒｉｎｇ ｇｒｏｏｖｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｌｍｓ．Ｂｏｔｈ ｔｈｅ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｃｒａｃｋ ｄｅｐｔｈ ａｎｄ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ＴｉＮ ｆｉｌｍｓ ａｎｄ ＣｒＮ ｆｉｌｍｓ ｃｌｅａｒｌｙ ｔｅｎｄ ｔｏ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｕｎｄｅｒ ｗａｔｅｒ／ｏｉｌ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｉｎ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｕｎｄｅｒ ｄｒｙ ｆｒｉｃｔｉｏｎ．Ｂｕｔ ＣｒＮ ｆｉｌｍｓ ｐｏｓｓｅｓｓ ｍｕｃｈ ｂｅｔｔｅｒ ｗｅａｒｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ＴｉＮ ｆｉｌｍｓ ｕｎｄｅｒ ａｌｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＴｉＮ ｆｉｌｍｓ，ＣｒＮ ｆｉｌｍｓ，Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｅｄｉｕｍ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
磁控溅射做fe,Co薄膜

磁控溅射做fe,Co薄膜


3.1扫描电镜工作原理
• 右图是扫描电镜的原理示意 图。由最上边电子枪发射出 来的电子束，经栅极聚焦后， 在加速电压作用下，经过二 至三个电磁透镜所组成的电 子光学系统，电子束会聚成 一个细的电子束聚焦在样品 表面。在末级透镜上边装有 扫描线圈，在它的作用下使 电子束在样品表面扫描。
• 由于高能电子束与样品物质的交互作用，结果产生了各种 信息：二次电子、背反射电子、吸收电子、X射线、俄歇 电子、阴极发光和透射电子等。这些信号被相应的接收器 接收，经放大后送到显像管的栅极上，调制显像管的亮度。 由于经过扫描线圈上的电流是与显像管相应的亮度一一对 应，也就是说，电子束打到样品上一点时，在显像管荧光 屏上就出现一个亮点。扫描电镜就是这样采用逐点成像的 方法，把样品表面不同的特征，按顺序，成比例地转换为 视频信号，完成一帧图像，从而使我们在荧光屏上观察到 样品表面的各种特征图像。
三. 用扫描电镜测薄膜厚度
• 扫描电子显微镜（scanning electron microscope），简称 扫描电镜（SEM）。是一种利用电子束扫描样品表面从而 获得样品信息的电子显微镜。它能产生样品表面的高分辨 率图像，且图像呈三维，扫描电子显微镜能被用来鉴定样 品的表面结构；观察式样截面；观察各个区域的细节；从 形貌获得资料等等功能。 • 我们就是用扫描电镜来观察样品截面并测量薄膜厚度。
磁控溅射原理分析
• 磁控溅射的工作原理如图，电子在电场E的作用下，在飞 向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar 和 新的电子；新电子飞向基片，Ar 在电场作用下加速飞向 阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生子会受到电场和磁场作用，产生E（电场） ×B（磁场）所指的方向漂移，简称E×B漂移，其运动轨 迹近似于一条摆线。若为环形磁场，则电子就以近似摆线 形式在靶表面做圆周运动，它们的运动路径不仅很长，
宽温域下MoCN、MoCN+MoS_(2)及MoCN+C薄膜的摩擦磨损性能

宽温域下MoCN、MoCN+MoS_(2)及MoCN+C薄膜的摩擦磨损性能

6Vol.54No.8Aug.2021宽温域下MoCN、MoCN+MoS2及MoCN+C薄膜的摩擦磨损性能鲍碧霞1,钱建国2,李淑欣3,蒲吉斌2,毛春龙4,毛金根4,陈善俊4(1.宁波明欣化工机械有限责任公司，浙江宁波315201；2.中国科学院宁波材料技术与工程研究所，浙江宁波315201；3.宁波大学机械工程与力学学院机械强度设计与摩擦学研究所，浙江宁波315201；4.江苏金晟元特种阀门股份有限公司，江苏南通226661)［摘要］为了研发用于航空发动机与燃气轮机的在宽温域下具有低摩擦系数和低磨损率的涂层，采用非平衡磁控溅射技术在718镍基高温合金及单晶硅片基体上沉积了MoCN单层、MoCN和MoS2双层及MoCN和C双层3种薄膜，利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对薄膜的表截面形貌、成分及相结构进行了表征，利用MTS Nano Indenter G200系统测试了薄膜的硬度和弹性模量，并利用高温摩擦磨损试验机(CSM)对3种薄膜进行了不同温度下(25,300,500°C)的摩擦测试，系统研究了宽温域下3种薄膜的摩擦学机理。

结果表明：常温下，MoCN和C双层薄膜显示出最低的摩擦系数0.09,磨损机制主要为黏着磨损，而MoCN单层薄膜的摩擦系数最大,摩擦机制主要为磨粒磨损；当摩擦温度上升到300C时，MoS2和C顶层通过抑制MoCN薄膜的氧化而改善薄膜的摩擦学性能；而摩擦温度为500C时，3种薄膜均发生严重的氧化行为，但高温下生成的自润滑相MoO3使得摩擦系数降低，且3种薄膜的摩擦系数值较接近。

［关键词］磁控溅射；MoCN薄膜；MoCN+MoS2双层薄膜；MoCN+C双层薄膜；宽温域摩擦［中图分类号］TG174.4［文献标识码］A［文章编号］1001-1560(2021)08-0006-08Friction and Wear Properties of MoCN,MoCN+MoS2and MoCN+CFilms in Wide Temperature RangeBAO Bi-xia1,QIAN Jian-guo2,LI Shu-xin3,PU Ji-bin2,MAO Chun-long4,MAO Jin-gen4,CHEN Shan-jun4(1.Mingxin Chemical Machinery Co.,Ltd.,Ningbo315201,China；2.Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering,Chinese Academy of Sciences,Ningbo315201,China；3.Institute of Mechanical Strength Design and Tribology,Faculty of Mechanical Engineering and Mechanics,Ningbo University,Ningbo315201,China； 4.Jinshengyuan Valve Co.,Ltd.,Nantong226661,China)Abstract:In order to develop the coatings with low friction coefficient and low wear rate over a wide temperature range for aeroengine and gas turbine,MoCN,MoCN and MoS2double layers and MoCN and C double layer films were deposited on718nickel-based superalloy and monocrystalline silicon substrate by unbalanced magnetron sputtering.The surface/cross section morphologies,composition and phase structures of the film were characterized by scanning electron microscopy(SEM),transmission electron microscopy(TEM)and X-ray diffractometry (XRD),and the hardness and elasticity of the films were investigated by MTS Nano Indenter G200system.In addition,the friction tests of three films at different temperatures(25C,300C,500C)were carried out by high temperature friction and wear tester(CSM)and the tribological mechanism of three films in wide temperature range was systematically studied.Results showed that the MoCN and C double-layer film exhibited the lowest friction coefficient of0.09at room temperature,the wear mechanism was mainly adhesive wear,while the MoCN single-layer film had the largest friction coefficient at room temperature,and the friction mechanism was mainly abrasive wear.When the［收稿日期］20210120:基金项目］浙江省自然科学基金(LR20E050001)；国家科技重大专项(2017-VII-0013-0110)资助:通信作者］蒲吉斌(1979),博士,研究员,主要从事极端环境特种防护涂层与表面功能改性方面的研究,电话:188****9038, E-mail:pujibin@第54卷・第8期・2021年8月7 friction temperature rised to300°C,the top layers of MoS2and C could improve the tribological properties of films by inhibiting the oxidation of the MoCN film.When the friction temperature rised to500°C,the three films possessed severe oxidation behaviors,but the self-lubricating phase MoO3formed at high temperature reduced the friction coefficient.Besides,the friction coefficient values of the three films were close.Key words:magnetron sputtering；MoCN film；MoCN+MoS2double-layer film；MoCN+C double-layer film；wide temperature range friction0前言近年来,随着航空航天与轮船行业的飞速发展，许多航空发动机与燃气轮机的精密部件需要满足在宽温域下具有低摩擦系数和低磨损率的需求，因此制备从室温到高温下均具有优异润滑性能及耐磨性能的涂层成为国内外固体润滑材料领域的研究热点［1-4］。

磁控溅射对薄膜附着力的影响_概述及解释说明

磁控溅射对薄膜附着力的影响_概述及解释说明

磁控溅射对薄膜附着力的影响概述及解释说明1. 引言1.1 概述随着科学技术的不断发展，薄膜材料的制备和应用在各个领域中起到了至关重要的作用。

而通过磁控溅射技术来制备薄膜已经成为一种常见且有效的方法。

然而，薄膜的附着力是影响其性能和稳定性的关键因素之一。

因此，深入研究磁控溅射对薄膜附着力的影响机理以及优化策略具有重要意义。

1.2 文章结构本文将围绕磁控溅射技术对薄膜附着力的影响进行系统论述，并结合实验验证和数据分析，解释结果差异的原因。

具体而言，本文分为五个主要部分：引言、磁控溅射技术概述、影响薄膜附着力的因素分析、实验验证与数据分析以及结论与展望。

1.3 目的本文旨在全面阐明磁控溅射技术对于薄膜附着力方面所产生的影响，并深入探讨影响因素的机理。

通过实验验证和数据分析，我们将尽力揭示磁控溅射下薄膜附着力变化的规律，并提出优化策略。

最终，期望为相关领域的科研工作者提供有益的参考和指导，推动薄膜制备技术在更广泛的应用中发挥更大的作用。

2. 磁控溅射技术概述：2.1 原理介绍：磁控溅射技术是一种常用的物理气相沉积技术，主要用于制备薄膜材料。

其原理是在真空条件下，通过施加外加磁场和高能粒子轰击靶材表面，使得靶材中的原子或分子离开靶面并沉积在衬底上形成薄膜。

利用这种方法可以制备出均匀、致密且具有优异性能的薄膜。

2.2 工艺参数与薄膜附着力关系研究：磁控溅射工艺的参数对最终薄膜的质量和性能有很大影响。

诸如气体种类、压力、功率、溅射时间等参数都会影响到溅射过程中产生的离子束特性以及靶材表面和溅射沉积层之间的相互作用。

在进行磁控溅射时，合适选择和调节这些工艺参数可以优化沉积层的结构和性能，并且提高薄膜附着力。

2.3 典型应用领域：磁控溅射技术在许多领域有广泛应用。

其中包括但不限于光电子器件、集成电路、光学薄膜、传感器和太阳能电池等。

这种技术可以制备具有高透明性、低反射率、优异导电性以及耐腐蚀性的材料，满足不同领域对薄膜材料的需求。