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《东北大学》 2008年
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利用rf-PECVD方法在不同基底上制备DLC膜的实验研究

李明  
【摘要】: 本文采用射频PECVD方法,以CH4和Ar为气源在不锈钢、模具钢Cr12钢、树脂材料PMMA等基底上制备出类金刚石(DLC)薄膜。使用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、激光拉曼光谱(Raman)和付立叶变换红外光谱(FT-IR)等手段对样品形貌和结构进行了表征;利用紫外-可见光分光光度计对所沉积的DLC膜的光学性能进行了研究;利用显微硬度计、划痕仪和摩擦磨损试验机等对DLC膜的机械和摩擦学特性进行了研究,得到了DLC膜摩擦性能的变化规律,对DLC膜的自润滑机制和磨损机理进行了探索。 采用旋转磁控电弧离子镀技术,在不锈钢表面预先制备了Ti/TiC、Ti/TiN等中间过渡层,然后在过渡层上成功沉积了一定厚度的DLC膜,膜与基底的结合力较好;对不锈钢上沉积的DLC膜作SEM分析,发现薄膜与基体结合良好,没有出现开裂、分离的情况;拉曼光谱、X射线光电子能谱、纳米压痕仪测试表明,在实验参数条件下制备的DLC膜的结构及性能都有所变化,含sp3杂化较多的DLC膜的硬度比较大。 应用离子束溅射技术在Cr12模具钢上预先制备Cr过渡层,然后在过渡层上成功地制备了掺氮DLC膜。XRD分析表明薄膜为非晶态;氮气分压对薄膜结构及性能有很大的影响:随着N2分压得增加,薄膜中N/C原子比升高,N含量增大,N-sp3C键合比例上升,薄膜中所含有的sp3价态密度增加;与未掺入氮的DLC膜相比,掺氮DLC膜的硬度和弹性模量提高近一倍,掺氮DLC膜的摩擦系数更低。 用射频PECVD方法在常温条件下通过引入过渡层(如Si膜等)在PMMA树脂材料上沉积出厚度为纳米级的DLC膜。沉积有DLC膜的树脂镜片的硬度和抗磨损性能均有明显提高,与基底相比,薄膜磨损量减少了一个数量级;所制备的DLC膜在可见与红外光区段具有良好的透过率,但是与基片相比,镀膜后的透射率有所下降,DLC膜的透过率随着自偏压的升高而提高;在经过冷冻、盐水浸泡后,树脂镜片上的DLC膜没有脱落,性能变化不大,所沉积薄膜与基底的结合较好。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TB383.2

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【参考文献】
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