汪云海 李星 强克迪 毛晶晶

1.航天科工武汉磁电有限责任公司特种材料检测试验中心 湖北武汉 430000；2.珠海格力电器股份有限公司工艺研究中心 广东珠海 519000

1 引言

类金刚石（Diamond-like carbon，DLC）膜是一种具有高硬度、减摩抗磨、耐腐蚀及良好化学稳定性和生物相容性的新型表面改性材料，现已被广泛用于机械、电子、装饰保护、航空航天、生物医疗等领域[1-3]。目前对DLC膜的研究主要集中在实验室制备方法改进和性能提升两方面。DLC膜作为一种重要的表面改性材料，在使用时不可避免地会受到磨损，但是目前从摩擦学角度去探究涂层磨损机制的报道仍然较少[4-5]；本文利用复合磁控溅射法在高速钢HAP40表面制备了钨/类金刚石（W/DLC）复合膜，通过光学显微镜（Optical Microscope，OM）、扫描电镜（Scanning Electron Microscopy，SEM）、X射线衍射（X-Ray Diffraction，XRD）、能谱分析（Energy Dispersive Spectroscopy，EDS）等方法，进行了微观组织观察和物相分析，并研究了摩擦机制。

2 实验部分

2.1 实验材料及制备

采用复合磁控溅射设备沉积W/DLC复合薄膜[6-7]，沉积方式如图1所示，实验中通过改变W过渡层沉积时间来控制过渡层厚度，本实验选择过渡层沉积时间为20 min；实验选用高速钢HAP40作为衬底材料，其化学成分如表1所示。沉积薄膜前，首先将基底材料放入丙酮和无水乙醇中超声波清洗15 min，并用氮气吹干，然后装入真空腔样品架，靶基距为16 cm，预抽真空2.0×10-5Torr。沉积薄膜时，首先向配有W靶（纯度99.9%）的磁控溅射源通入55 sccm（标准毫升/分钟）的Ar气，利用Ar离子溅射W靶，制备W过渡层，此阶段功率设置为1.6 kW，电流设定为4 A；待W过渡层沉积完毕后，继续向离子束源通入40sccm的C2H2，产生碳氢离子，沉积DLC薄膜；……