掺硅非晶碳薄膜对TC4摩擦磨损性能的影响

利用C2H2 和Si 靶,通过等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition,PECVD)和磁控溅射法,在Ti-6Al-4V(TC4)合金表面沉积类金刚石(diamond-like carbon,DLC)膜层和不同Si含量的 Si-DLC 膜层.利用拉曼光谱和 X 射线光电子能谱分析膜层中的键合含量和结构无序性;采用纳米压痕和纳米划痕法测试TC4 合金及其膜层试样的力学性能;使用HT-1000 高温摩擦磨损测试仪和光学轮廓仪测试TC4 合金及其膜层试样的摩擦磨损性能.结果表明:无论是否含Si元素,DLC膜层都能够有效提高TC4 基体表面硬度,其中沉积纯DLC膜层后TC4 基体的硬度相比无涂层提升了 2.4 倍,提升率最大;纯DLC和Si的摩尔分数分别为 1.79％和 3.06％的 2 种Si-DLC膜层,都可使TC4 基体的表面摩擦因数从无涂层的 0.64 降低至 0.1 左右,磨损率从无涂层的 476.5×10?7 mm3/(N·m)降低至 0.5×10?7 mm3/(N·m)左右,表明这 3 种膜层都有助于提升TC4 基体表面的耐磨性能.