真空环境下类富勒烯碳薄膜与不同配副材料的摩擦学性能

目的提高类富勒烯碳薄膜真空摩擦学性能。方法采用等离子增强化学气相沉积技术(PECVD)制备了类富勒烯碳薄膜(FLC),利用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、拉曼光谱(Raman)和纳米力学仪等研究了薄膜厚度、结构及力学性能。采用真空摩擦试验机考察了真空环境下类富勒烯碳薄膜分别与非晶碳薄膜(DLC)、FLC、钢球和MoS_(2)薄膜组成配副的摩擦学性能,结合磨痕形貌和转移膜Raman及HRTEM结构分析,探究了材料的摩擦磨损机制。结果MoS_(2)与FLC组成的摩擦副具有低摩擦因数(0.02)和低磨损率(10‒20 m^(3)/(N·m)),类富勒烯碳薄膜具有高硬度,能够在摩擦过程中支撑容易“坍塌”的MoS_(2)。结论在摩擦过程中类富勒烯结构因剪切力和Mo的催化作用发生解构现象,引起薄膜中的sp3向sp2转变,并且重建为片状石墨片。MoS_(2)形成了转移膜在摩擦过程中扮演的角色一方面是润滑剂,另一方面是催化剂,作为润滑剂能够改善磨损情况,作为催化剂参与类富勒烯结构的重构过程,获得在真空环境下的低摩擦因数和低磨损性能。