类富勒烯薄膜的载荷依赖摩擦滞后行为研究

摘要

目的研究类富勒烯薄膜(FL-C:H)的载荷相关性摩擦滞后行为。方法采用直流等离子体化学气相沉积技术(DC-PECVD)在硅基底上制备了FL-C:H薄膜,通过场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、高分辨透射电镜(HRTEM)和拉曼光谱仪分别表征了薄膜的厚度、元素结合能状态以及微观结构,利用纳米压痕仪测定了薄膜的硬度及弹性恢复,借助往复摩擦磨损试验机考察了不同频率时变载荷条件下的摩擦滞后行为。结果以CH4和H2为前躯体制备的FL-C:H薄膜具有良好的机械性能,硬度和弹性模量分别为23.42 GPa和162.27 GPa,弹性恢复高达~82%。所制备薄膜与GCr15球配偶摩擦时,表现出良好的摩擦学性能,在循环载荷条件下表现出摩擦滞后行为。结论 FL-C:H薄膜在循环载荷条件下的摩擦滞后现象与所对应的频率有关。主要是由于大气环境下,摩擦界面处H2O、O2吸附造成氧化反应和磨损的共同作用。