郭巧琴， 李建平， 郭永春

(西安工业大学材料与化工学院，陕西西安 710021)

引 言

铝及其合金具有密度小、延展性好、比强度高、导电及导热性好等优点。目前，在汽车、船舶、机械、航空和航天工业已大量应用。但其缺点是较软、摩擦系数较高，导致其耐摩擦磨损性能差，应用受到了限制［1-2］。为了克服铝合金的缺点，延长其使用寿命，采用表面改性技术对其进行改性尤为重要。非平衡磁控溅射技术是20世纪80年代发展起来的一种新的表面处理技术，它可以在微米甚至纳米尺度上进行多元成分掺杂，且组织均匀、致密。类石墨镀层(GLC镀层)是一种新型碳膜，具有高硬度、低摩擦系数和良好的耐磨性等性能［3-4］。本文采用非平衡磁控溅射离子镀技术在铝合金表面制备GLC镀层，研究基体偏压对铝合金组织与性能的影响，为其应用奠定基础。

1 实验

选用AlZn4.5Mg铝合金，其主要成分为4.5%Zn，1.5%Mg，0.32%Si，余 量 Al，试 样 规 格 为Φ40mm×5mm。

采用UDP450非平衡磁控溅射镀膜设备(如图1所示)制备类石墨镀层，设备真空室内径 d为425mm，实验中采用2个碳靶、2个铬靶四靶配置。

图1 UDP450设备原理图

镀前将试样进行预磨和抛光处理，然后用乙醇和丙酮超声波清洗10min，经冷风吹干后放入真空室。分别通过调整基体偏压为 －60、－90及－120V，进行镀膜处理。

采用SPI3800-SPA-400型原子力显微镜(AFM)观察镀层表面的三维形貌及测试粗糙度。应用WS-2005涂层划痕附着力测试仪对镀层的临界载荷进行测试，最大加载为50N，加载速度是10N/min。镀层硬度测试采用HVS-1000维氏显微硬度计，其测试条件载荷为0.25N，保压15s。……