第十四届全国表面工程大会

268 / 2022-09-26 14:51:56

重载工况下的Si-DLC/PLC纳米强韧化多层超滑碳膜

类金刚石（diamond-like carbon，DLC）,超滑,多层复合,承载性

类金刚石碳膜DLC的近零摩擦近零磨损润滑特性使之成为实现宏观超滑最具潜力的固体润滑涂层之一^[1]，广泛应用于航空、航天、核电等高端重型机械的一些关键运动副极端工况下的减摩润滑与防护。因此，如何在高接触应力条件下实现稳健、长寿命的超滑，极具科学意义和应用前景。常见的涂层极端工况延寿手段包括多元、多层结构构筑等方法^[2,3]。因此，本文利用离子束沉积技术精准调控了以交替软质层(PLC)和硬质层(Si-DLC)为调制周期的纳米结构多层碳膜，以实现高接触应力条件下的超滑界面长效构筑。实验结果表明，该系列具有彩色外观、纳米强韧化的Si-DLC/PLC多层碳膜（样品NMF-1—NMF-6），其双层调制周期分别为324 nm-9 nm，薄膜总厚度分别为1534 nm-42 nm。在接触压力为1.76 GPa条件下，调制周期λ为324 nm（薄膜总厚度为1.53 μm）的多层碳膜（NMF-1样品）实现了十万转级的0.004超低摩擦系数，以及近零磨损率4.06×10^-9 mm/ Nm。因此，认为这种新型的纳米多层结构是一种减小内应力、防止纵向裂纹扩展有效的方法，实现了1.79 GPa重载条件下十万转级的鲁棒性超滑，为极端工况下重型机械运动副的润滑与防护提供了理论和技术解决方案。