化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition ,CVD) 金刚石薄膜具有极其优异的力学(机械) 、热学、电学、光学等性能的组合,因此在许多领域如机械耐磨涂层、光学窗口、声表面波装置(SAW) 、微电子机械系统(MEMS) 以及半导体材料等都有着巨大的应用前景。自80 年代以来,其作为新型功能材料一直是各国薄膜技术领域的研究热点。近几年来,我国在CVD 金刚石薄膜的制备技术、制备装置、基础研究和应用领域方面都取得了长足的进步。本文简要介绍了CVD 金刚石薄膜的几种主要方法,并从金刚石薄膜作为耐磨涂层的角度出发,综述了近年来国内外关于其摩擦学性能的研究,着重讨论了金刚石薄膜的摩擦学机理及影响因素。

1、CVD 金刚石薄膜的制备方法

　　CVD 金刚石bopp溥膜的根本的基本原则是根据含碳供气和氢(氧、氩) 气,在低温热解或等正铝正离子体修改密码功用下活性,产生了不少的含碳基团(如CH3 或C2H2 或C2 ) 和要能刻蚀SP2 杂化碳(即石墨) 的原子结构设计结构设计氢(氧、氩) ,并在许多基团、原子结构设计结构设计的共同的功用下到基躯干面积累,因此受到以SP3 杂化碳结构设计的金刚石bopp溥膜。路过近20 年的理论研究,患者提升了各种CVD 金刚石bopp溥膜方法如热丝CVD(Hot Filament CVD ,HFCVD)  、微波加热加热等正铝正离子体CVD(Microwave Plasma CVD ,MPCVD) 、电子器材回转共振现象(ECR) 微波加热加热CVD(ECR - CVD) 、直流电电孤等正铝正离子体引射CVD(DC Arc Plasma CVD) 、焚烧蓝色火焰CVD (CombustionFlame CVD) 等。这多种方法步骤的方法数据和优问题如表1下图。 表1 　的不同CVD 金刚石透明膜的工艺的相对

 

2、金刚石薄膜的摩擦学特性

　　金刚石bopp膜兼具相当高的硬性,较低的磨蹭弹性系数,较高的耐腐性,健康的电学不稳确定性,也是种良好的表皮抗划痕增韧膜。接着对金刚石bopp膜的磨蹭学效果研发作一探讨。

2.1、金刚石薄膜的摩擦机理

　　金刚石溥膜的静滚动矛盾力学表现是多引响一样的能力和引响的后果。可能在有机电学合成具体步骤和测试仪具体步骤中,多不明确引响(如磨合工作工作温度,发应气动阀门,工作环境对环境工作温度的,科学试验负荷与工作工作温度等) 的引响,让个人所有的论述后果有相当大的不同,始终保持没法取得一样的的静滚动矛盾力学原理。Field 等对CVD 磨合金刚石溥膜和非人工金刚石的静滚动矛盾力学耐腐蚀性确定十分以后现,其静滚动矛盾力学表现和原理基础一样的。只是,非人工的金刚石提示 各向女性朋友成效。自己看来,金刚石溥膜的受到受到磨损原理有的两个:首先打交道点的截段给予的粘有调节作用,二要可能外观层的韧度受到磨损致使的犁应力比。Gardos等论述看来,金刚石溥膜的静滚动矛盾力学表现基本由打交道外观间的有机电学质地调控。旋转两外观间有机电学键的构成和损伤调控着静滚动矛盾力表现,而键的损伤则调控着受到受到磨损表现。Ali Erdemir 等选择科学试验后果提起金刚石溥膜的静滚动矛盾力学原理基本有: 　　①面上润滑平整度。当金刚石塑料薄膜和珍珠棉晶粒度长宽高大、面上干硬时,在向下中就易于产生了截取和犁沟破损,会造成振动数值很大的。因为,提升 塑料薄膜和珍珠棉的面上润滑平整度,就能有效的地除掉截取和犁沟效用,解决振动使用性能。 　　②表明物理组成。金刚石pe膜的低耐磨擦使用性能的实质是是因为表明的超高钝化。如果一旦表明钝化,表明间的黏住反应就常见消去,耐磨擦变形就会大大减少。 　　③相移转。在不近人情的能力(如高遇到心理压力、高滑动挤压力热) 下,滑动挤压力致使金刚石透明膜表面能相的移转,金刚石石墨化,石墨有的是种很棒的液体自润滑油素材,若想变少了滑动挤压力磨坏。

2.2、金刚石薄膜摩擦学性能的影响因素

　　CVD 金刚石薄膜的质地结构如表面形貌、晶粒大小、晶粒取向、薄膜质量等直接影响其摩擦学性能。相对于微晶金刚石薄膜,纳米晶金刚石薄膜和抛光后的金刚石薄膜无论是在空气中还是在干燥的氮气中,都具有非常低的摩擦系数(0.06 ～ 0.15) 和低的磨损率( 2 ～ 6 ×10 ^{- 7} mm³PN·m) 。Yongqing Fu和M1Schmitt 等人研究发现,(100) 取向的金刚石薄膜相对于(111) 取向的金刚石薄膜表现出较好的摩擦磨损性能。此外,随着金刚石薄膜中SP2结构无定形碳的增加,其磨损率增大,但对摩擦系数影响不大。/p>

　　金刚石薄膜的摩擦学性能主要由摩擦接触点之间的化学和物理性质控制,但是受环境的影响很大。不同的实验环境,金刚石薄膜表现出迥异的摩擦磨损特性。在真空中 ,金刚石薄膜的摩擦学性能极差,其摩擦系数和磨损率分别高达110 和10 ^{- 4} mm³PN·m 以上。但是,在潮湿的空气中以及O2 、H2 、N2 存在的条件下 ,金刚石薄膜的摩擦学性能得到显著改善,具有较低的摩擦系数( < 0.1) 和磨损率(10 ^{- 7}～10 ^{- 8} mm³PN·m) 。目前,人们普遍认为,金刚石薄膜表面悬键和表面钝化决定着其在不同环境下的摩擦磨损性能。在潮湿空气中或者干燥的N2 中 ,具有低剪切强度的污染层的存在, 以及原子H、原子O、水蒸气、水分子、含氧有机液体如醛、酮等吸附物对金刚石薄膜表面悬键的浸透导致表面钝化,使得金刚石的摩擦系数大幅度降低。在真空中,温度的升高引起表面吸附物的解吸,金刚石薄膜表面存在大量的能够和摩擦副接触表面强烈相互作用的悬键,从而使金刚石薄膜摩擦系数高达1.0 以上。

　　在高的实验英文荷载与向下转速状态下,金刚石塑料膜的耐滚动耐出现摩擦力力学攻击行为严重地为多个环节。初使环节,耐滚动耐出现摩擦力力弹性因子高至0.9～1.2 ,这最主要的由塑料膜的外表毛糙度决定的;保持稳定环节,耐滚动耐出现摩擦力力弹性因子及时下滑到0.09～0.15。正空技能网人认为,除此状态下,耐滚动耐出现摩擦力力促使耐滚动耐出现摩擦力力副金属制外表自动化射,因而造成的接处外表区间内的其他气态亚铁铝离子化。其他气态的亚铁铝离子化利于了电子层H 和电子层O 的电学物理吸附能力,促使塑料膜外表结构设计的重组方案,有所改善了塑料膜的耐滚动耐出现摩擦力力性。 　　与金刚石塑料膜构成振动副的建材可为高洛氏光洁度建材和一般洛氏光洁度建材,第一个涉及到刚玉、金刚石、工业瓷器等,因此涉及到不锈钢板、440C 钢等。各种的振动副建材对金刚石塑料膜的振动磨花情况效能也是肯定的影响力。Sheng YLuo 醉鬼考察调研了微米金刚石塑料膜与各种的振动副如Al2Si 和金、碳素钢板、Al2O3 工业瓷器区间内的振动学效能,数据遇到,微米金刚石塑料膜与碳素钢板区间内的振动指数公式(～0.2) 要比与Al 和金(～0.09) 和Al2O3 工业瓷器(～0.08) 区间内的振动指数公式高过2 倍多;而而言磨花情况,其与Al 和金的磨花情况最底,与碳素钢板的磨花情况极低。小说作者以为,与碳素钢板区间内的高振动指数公式应该是在触及的表皮区间内Fe 和C 原子团区间内的化学式效用引致的;而在振动历程中Al 和O2 出现光滑的阳极氧化膜则影响金刚石塑料膜与Al 和金区间内高的磨花情况率。P.Niedzielski 等遇到微米晶金刚石塑料膜与木制品建材区间内的振动指数公式要比与的原物料建材区间内的振动指数公式高过多少倍,这应该是在木制品建材任何的型式特点影响其的表皮比干燥,最终得以引致高的振动指数公式。