一种类石墨碳薄膜及其制备方法和应用技术

一种类石墨碳薄膜及其制备方法和应用，所述类石墨碳薄膜为不含氢的类石墨碳薄膜，包括位于基底表面的增强层和位于所述增强层上的类石墨碳工作层，所述增强层包括位于基底表面的Cr打底层和位于Cr打底层上的Cr/C梯度过渡层；所述类石墨碳工作层中掺杂金属Cr，以原子百分比计，金属Cr的掺杂量为0.5%‑5%；所述类石墨碳薄膜中，sp2 C/sp3 C比值为1.8‑4.0。本申请利用磁控溅射技术通过调控沉积偏压制备了不同微结构的类石墨碳薄膜，同时选择高含氢纳米团簇化的类金刚石薄膜作为类石墨碳薄膜的异质配副，在惰性气体干燥氮气氛围中实现了偏压诱导的类石墨碳薄膜宏观尺度超滑，摩擦系数低至0.0035。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及超滑和机械零部件摩擦磨损领域，尤其涉及一种偏压诱导多样微结构类石墨碳薄膜及其制备方法和应用。

技术介绍

1、在航空、航天等高端装备领域，摩擦磨损是制约设备性能和寿命的关键问题。以精密轴承、谐波减速器、动量轮、滑轨等为代表的运动部件，长期面临着极端工况下的润滑挑战：高真空环境导致传统润滑剂失效，交变载荷引发界面疲劳磨损，高温造成润滑失效。这些摩擦磨损问题不仅造成巨大的经济损失，更直接威胁重大装备的安全运行，因此迫切需要开发适应极端工况的新型润滑材料并构建相应摩擦配副来减少摩擦磨损。

2、超滑是指摩擦系数小于0.01的润滑状态，超滑的摩擦系数比传统润滑的摩擦系数低一至两个数量级。类石墨碳薄膜通过膜体的元素掺杂、多层、多相等结构强韧化设计可以降低其内应力，提升膜基结合力，这种高硬度、低摩擦、强韧化的本征材料特性使其成为了润滑材料的首选。然而在干燥氮气环境下，类石墨碳薄膜表现出很高的摩擦系数和磨损率，薄膜表面悬键会在摩擦界面引起强的黏着作用，摩擦界面石墨化加剧，导致薄膜快速失效，摩擦副之间磨损加剧甚至卡死，严重影响高端装备的安全稳定运行。同时本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种类石墨碳薄膜，所述类石墨碳薄膜为不含氢的类石墨碳薄膜，包括位于基底表面的增强层和位于所述增强层上的类石墨碳工作层，所述增强层包括位于基底表面的Cr打底层和位于Cr打底层上的Cr/C梯度过渡层；所述类石墨碳工作层中掺杂有金属Cr，以原子百分比计，金属Cr的掺杂量为0.5%-5%；所述类石墨碳薄膜中，sp2 C/sp3 C比值为1.8-4.0。

2.根据权利要求1所述的类石墨碳薄膜，其中，所述增强层的厚度为1.0-2.0 μm；和/或

3.根据权利要求1或2所述的类石墨碳薄膜，其中，所述基底选自单晶硅晶圆或片状/球形金属；

4.一种权利要求1至3中...

【技术特征摘要】

1.一种类石墨碳薄膜，所述类石墨碳薄膜为不含氢的类石墨碳薄膜，包括位于基底表面的增强层和位于所述增强层上的类石墨碳工作层，所述增强层包括位于基底表面的cr打底层和位于cr打底层上的cr/c梯度过渡层；所述类石墨碳工作层中掺杂有金属cr，以原子百分比计，金属cr的掺杂量为0.5%-5%；所述类石墨碳薄膜中，sp2 c/sp3 c比值为1.8-4.0。

2.根据权利要求1所述的类石墨碳薄膜，其中，所述增强层的厚度为1.0-2.0 μm；和/或

3.根据权利要求1或2所述的类石墨碳薄膜，其中，所述基底选自单晶硅晶圆或片状/球形金属；

4.一种权利要求1至3中任一项所述的类石墨碳薄膜的制备方法，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤1）中，超声清洗的步骤包括：将抛光的基底表面进行酒精和丙酮的擦拭，再放置于酒精、丙酮溶液中分别超声处理10-30 min...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓雯丽，陈新春，李正鹏，刘春天，邓福铭，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：