在ACM橡胶碳薄膜的纳米摩擦学性能

摩擦学的研究一直集中在球轴承及其部件的摩擦特性，由于这样的事实，在降低能源消耗低摩擦的结果。然而，有必要防止杂质渗透的轴承，以便保持摩擦（COF）的该系数低为了实现这一点，橡胶密封件被用于防止杂质进入球轴承以及到内保持润滑油轴承。

许多研究专门对球轴承本身的CoF进行了表征，但对这些橡胶密封件的摩擦性能的研究很少。橡胶密封件的CoF影响球轴承的整体摩擦，但高CoF值会由于摩擦热和橡胶降解导致密封件过早损坏。因此，为了提高橡胶密封件的摩擦性能，人们采取了相当大的努力，在表面涂敷低碳化钨的涂层。

类金刚石(DLC)薄膜被认为是降低橡胶密封件CoF的最佳解决方案。DLC薄膜必须显示出良好的附着力的橡胶材料所使用的，除了非常灵活。使用适当的沉积技术，如优化的等离子体辅助化学气相沉积(PACVD)¹可以帮助赋予良好的灵活性，以DLC膜，而摩擦测试已经用于表征摩擦性能。此外，摩擦测试应在不同负载被执行以洞察摩擦/粘附的机制以对于各种负载和DLC结构。

本文讨论的不同负荷下300nm的薄DLC涂层施加在丙烯酸烷基酯共聚物（ACM橡胶）的摩擦性能的研究。多亏了NTR的能力²Nanotribometer到适用范围广，在正常负载和压力，该研究结果的摩擦接触中揭示的摩擦和变形机制之间的变化。

DLC薄膜的沉积

在这里，使用PACVD方法在ACM橡胶上沉积DLC薄膜。采用脉冲直流电源作为衬底偏压源，工作在250 kHz，脉冲关闭时间为500 ns，电压范围为300-600 V。在每批，两块ACM橡胶与50×50×2毫米的尺寸被涂覆。在将DLC薄膜沉积在橡胶基片上之前，要先通过两个后续的清洗程序对其进行清洗，以达到良好的薄膜附着力。第一个步骤是在10 vol. %的洗涤剂溶液中，在60°C的温度下超声洗涤15分钟，共5个周期。第二种洗涤程序是在沸水中超声洗涤5个周期，每个周期15分钟。

沉积的方法是一个两步的过程,ACM样本第一蚀刻~ 30分钟氩等离子体进一步清洁表面的污染,然后在等离子氩和氢气的混合物~ 10分钟来进一步提高随后沉积DLC薄膜的附着力。第二种处理方法是用乙炔置换氢，然后沉积DLC膜。

这导致制备了两种类型的样品:

• 未涂覆的ACM橡胶厚度为2毫米
• 含均匀DLC涂层的ACM橡胶，厚度为300纳米

图1显示了DLC涂层的表面和横截面。

图1。在顶面(a)和横截面(b)上，DLC涂层ACM橡胶的形貌，标尺分别为50µm和5µm。

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