李洪，李玉婷，林松盛，石倩，郭朝乾，苏一凡，代明江

（1.广东省现代表面工程技术重点实验室 现代材料表面工程技术国家工程实验室 广东省科学院新材料研究所，广州 510651；2.广东工业大学 材料与能源学院，广州 510006）

四面体非晶碳（ta-C）膜比传统的Ti(Al,Cr)N[1-3]、TiCN 及类金刚石薄膜（DLC）等硬质膜层具有更高的硬度（≥40 GPa）、更好的耐磨性，且不易与被加工金属发生粘黏，被认为是性能最接近金刚石的涂层材料[4]，在铝合金加工，尤其是精密加工领域，拥有极大的应用前景[5]。然而利用电弧离子镀技术制备ta-C 膜存在两个缺点：1）在制备过程中会产生很大的残余应力，导致ta-C 薄膜与基底的结合性能差，不利于沉积厚膜[4,6]；2）ta-C 膜中存在许多“大颗粒”，直接影响膜表面形貌和耐磨性，导致ta-C 膜难以在高精密加工领域实现更为广泛的应用[7]。

针对残余应力，可在碳基薄膜中掺杂N、P[8]、Ti[9]、Si[10]和Mo[11]等微量元素，当掺杂元素含量较小时，碳基薄膜残余应力降低且硬度降低，随着元素含量增加，残余应力降低速度放缓。Kim 等人[12]对碳基薄膜进行退火处理，由于薄膜原子体积增大，导致局部应力降低。Han 等[13]以 Cr 为过渡层制备的Cr/ta-C 薄膜比相同厚度的ta-C 膜的残余应力降低近30%。Sheeja 等[14]通过调节基底偏压，沉积了两层软硬不同的ta-C 膜，软膜吸收了硬膜中的应力，降低了ta-C 膜的残余应力。针对“大颗粒”，Hu 等[15]研究表明，其密度随着脉冲电源弧流线性增加。田修波[16]在电弧石墨靶表面增加励磁线圈，形成轴向电磁场和机械磁场，进而对靶表面阴极弧斑进行控制，从而达到抑制大颗粒产生的目的。……