第十三届全国青年表面工程学术会议

64 / 2021-03-29 09:13:58

掺杂WC的DLC薄膜摩擦性能的综合优化探究

喷砂预处理、中频磁控溅射、多弧等离子体、WC-DLC薄膜、摩擦磨损性能

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摘要：采用中频磁控溅射与多弧等离子体复合技术，在316L不锈钢基体材料表面制备多层结构掺杂WC的DLC薄膜，其中Ti/TiN/TiNC多层结构作为过渡层增强膜基间的结合强度。重点探究基体负偏压、加热温度、WC靶电流、气体流量和喷砂预处理方式等对DLC薄膜摩擦性能的影响，进而对摩擦磨损性能进行优化。采用三维轮廓仪、SEM、XRD、拉曼光谱对薄膜的粗糙度、形貌、化学成分、结构进行分析，性能方面采用显微硬度仪、涂层附着力自动划痕仪和材料综合性能测试仪对薄膜的硬度、结合力和摩擦磨损进行了测试。研究表明：负偏压由120V、220V、320V增加到420V，磨损率呈增大趋势；加热温度由150℃、250℃、350℃增加到450℃，磨损率也逐渐增大；优化结果显示：当基体负偏压为120V、加热温度为150℃、WC靶电流为0.9A，氩气流量为150sccm、氮气流量为30sccm、乙炔流量为30sccm时，薄膜的摩擦性能最佳：载荷10N时，30min内摩擦系数稳定保持在0.2，磨损率为2.41×10^-11m³/(N*m)，而硬度相对较低为1000Hv；同时喷砂压强对性能影响较大， 0.6MPa压强下，膜基结合较强，达到57N，但表面粗糙度和磨损率均较大，分别为Ra=0.91μm，w=1.44×10^-10m³/(N*m)。