闭合场-磁控溅射制备Ti掺杂MoS_(2)复合薄膜及其摩擦学性能研究

采用闭合场-磁控溅射沉积技术,通过调节沉积过程中钛靶的溅射电流,分别在单晶Si(100)和304不锈钢基底上制备不同含量Ti掺杂MoS_(2)复合薄膜。利用场发射扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪和透射电子显微镜表征薄膜的形貌、微观结构及元素含量;利用纳米压痕仪、球-盘摩擦试验机系统考察薄膜的力学性能和在大气环境下的摩擦学性能及其与薄膜中Ti元素含量之间的关系。结果表明:随着溅射电流增加,薄膜中Ti元素含量增加、MoS_(2)晶粒的生长尺寸变小,使MoS_(2)由尺寸较大的层状结构向短程有序、长程无序的无定型非晶结构转变。尤其在钛靶电流为1.0 A条件下制备的Ti元素原子分数为18.55%的Ti/MoS_(2)复合薄膜表现出较好的致密性和硬度,同时Ti元素相比于MoS_(2)可以在摩擦界面处优先与O结合,使薄膜中MoS_(2)抗氧化性能提升,从而改善了薄膜的摩擦学性能。