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高功率脉冲磁控溅射技术制备掺氮类金刚石薄膜的磨蚀性能研究

沈永青 张志强 廖斌 吴先映 张旭 华青松 鲍曼雨

高功率脉冲磁控溅射技术制备掺氮类金刚石薄膜的磨蚀性能研究

沈永青, 张志强, 廖斌, 吴先映, 张旭, 华青松, 鲍曼雨
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-01-06

高功率脉冲磁控溅射技术制备掺氮类金刚石薄膜的磨蚀性能研究

  • 1. 北京师范大学
  • 2. 北京师范大学核科学与技术学院
  • 3. 北京金轮坤天特种机械有限公司
  • 通信作者: 张旭, zhangxu@bnu.edu.cn
    基金项目: 省部级-广东省重点领域研发计划(2019B090909002)

摘要: 掺氮类金刚石薄膜在生物应用中很有前景,研究其摩擦和腐蚀的协同作用有很大的实际意义。论文使用高功率脉冲磁控溅射技术在奥氏体不锈钢和单晶硅片上以氩气和氮气为前驱气体在室温下制备致密的掺氮类金刚石薄膜。使用配备三电极电化学池的往复形摩擦磨损试验机在Hank’s平衡盐溶液中研究了不同靶脉冲持续时间制备的薄膜的摩擦腐蚀性能,并在滑动之前,期间和之后监测薄膜的开路电位。电化学工作站用于表征摩擦前薄膜的电化学行为。结果表明60 μs制备的掺氮类金刚石薄膜展示了优异的耐磨蚀性能,其中摩擦系数最低(0.05)且在摩擦阶段开路电位显示了最高的稳定值(39 mV),这主要归功于致密的结构和较大的表面能。而90 μs下制备的薄膜由于可以形成交联结构sp3键含量明显下降,导致薄膜孔隙率增加,薄膜的抗腐蚀性下降,在磨蚀过程中由于电解液在孔隙的腐蚀使得涂层界面结合减弱,在摩擦的综合作用下,薄膜脱落,发生失效。

English Abstract

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