Si含量对Si-GLC薄膜在海洋环境中摩擦学行为的影响

摘要：

目的 为改善类石墨(Graphite-like Carbon,GLC)薄膜在海洋工程中的摩擦学行为,扩展此类薄膜的进一步应用.方法 采用磁控溅射技术制备了不同Si含量的Si-GLC薄膜.采用扫描电镜(SEM)、拉曼光谱设备对薄膜的形貌、成分和结构进行了分析,并用海水盐雾、高低温交变试验模拟海洋环境对薄膜的腐蚀作用,利用纳米压痕、往复式摩擦磨损试验机对薄膜的机械性能进行了评价.结果 Si-GLC薄膜结构致密,受限于沉积方法,制备的Si-GLC薄膜具有富Si层和富C层交替生长的"伪多层"结构.随着Si含量的增加,C—Si单键的数量逐渐增多,Si-GLC薄膜中sp3杂化键的含量逐步增加.Si-GLC薄膜中sp3杂化键的含量随Si含量的增加而逐步上升,薄膜的硬度与弹性模量在Si质量分数为 64.51%时到达最大值,分别为 21.3 GPa和 245.9 GPa.同时,Si含量较高的薄膜具有更好的耐盐雾、耐高低温交变特性,表现出更好的海洋环境适应性.结论 Si质量分数为48.11%时Si-GLC表现出最佳的海洋环境适应性摩擦学性能,在不同试验条件下均具有较低(约 0.1)且稳定的摩擦因数,证明在GLC薄膜中掺入适量的Si元素能够起到稳定薄膜内的单键结构,避免薄膜在摩擦过程中发生石墨化,达到提升薄膜耐磨性能的目的.

关键词：Si含量、GLC薄膜、海水盐雾、高低温交变、润滑性、耐磨性

所属期刊栏目：52

分类号：TH117

在线出版日期：2023-08-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：208-215