类金刚石薄膜与MoDTC/ZDDP交互作用机理研究

【摘要】本文以改善钨掺杂DLC薄膜（W-DLC）的摩擦学性能为出发点，利用离子束沉积/直流磁控溅射技术分别制备了不同W含量的W-DLC薄膜以及不同Ti含量的W/Ti-DLC薄膜，并结合低温离子渗硫技术制备了WSx/W-DLC薄膜。在MS-T3000球盘摩擦磨损试验机和OptimalSRV-2高温摩擦磨损试验机上考察了WSx/W-DLC薄膜、W-DLC薄膜和W/Ti-DLC薄膜在MoDTC/ZDDP润滑条件下的摩擦学性能。采用扫描电镜、白光三维形貌仪、拉曼、X射线光电子能谱等分析测试方法观测了薄膜磨损前后样品的表面形貌、组织结构、元素价态及分布情况等，深入探讨了W-DLC、WSx/W-DLC和W/Ti-DLC薄膜与MoDTC/ZDDP交互作用的摩擦学机理并建立了机理模型。实验结果表明：（1）不同W含量的W-DLC薄膜在MoDTC润滑条件下的减摩性能均得到良好的改善，磨损表面生成了具有减摩作用的WS2和MoS2的摩擦反应膜；而薄膜的磨损量则随W含量的增加表现出先减小后增大的趋势，这与MoDTC分解生成的MoS2/MoOx比值大小有关。ZDDP作用下，W-DLC薄膜的抗磨性主要取决于生成的摩擦反应膜，连续的钨酸盐摩擦反应膜起到抗磨的作用，反之，则会加剧薄膜磨损。（2）WSx/W-DLC薄膜在MoDTC润滑条件下的减摩抗磨性能均优于未处理时，磨损表面WSx的形成以及摩擦反应膜中较高的MoS2/MoOx比值是薄膜摩擦学性能提高的主要原因。ZDDP润滑条件下WSx/W-DLC薄膜抗磨性提高则主要是因为薄膜表面生成的WSx削弱了磷酸盐造成的磨料磨损作用。（3）MoDTC润滑条件下Ti靶电流变化对W/Ti-DLC薄膜摩擦学性能影响较小，薄膜减摩性提高是因为MoDTC分解生成了具有减摩作用的MoS2摩擦反应膜，而MoDTC的另一种分解产物MoOx作为磨料则会加剧薄膜的磨损。ZDDP作用下W/Ti-DLC薄膜减摩性变差是因为ZDDP分解生成的磷酸盐摩擦反应膜硬且粗糙，导致摩擦系数变大；而薄膜的抗磨性则由生成的磷酸盐膜是否连续而决定，随着靶电流增大，薄膜表面生成连续的磷酸盐膜，因而抗磨性提高。
【作者】刘春月；
【导师】王成彪；岳文；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），机械工程，2014，硕士
【关键词】类金刚石薄膜；摩擦磨损；MoDTC；ZDDP；

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