摘要：采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术在不同SiH4/N2流量比条件下沉积了Si/N-DLC涂层，研究了涂层微观结构、力学性能和在油田环境下的摩擦磨损行为对SiH4/N2流量比的依赖性，重点分析了润滑和失效机理。结果表明：所制备的Si/N-DLC涂层表面光滑[粗糙度(Ra)< 2.00 nm]，无微观缺陷和裂纹。随SiH4/N2流量比的减小，涂层中Si原子分数逐渐减小（6.98%～0.00%），N原子分数逐渐增加（0.00～6.37%），涂层结构由sp3向sp2转变，导致硬度和弹性模量整体降低，而韧性和结合力均得到了较为显著的改善；油田环境下的摩擦学性能先增强后减弱，其中Si60/N40涂层体系展现出最优的摩擦学性能，摩擦系数低至0.024，磨损率低至1.80×10-8 mm3/（N·m） （超低磨损），其润滑机理归因于固液复合润滑体系的形成。在混合润滑状态下，涂层表面液体膜和磨斑表面石墨化转移膜协同作用，不仅使摩擦剪切面发生转移，而且可有效阻碍摩擦界面的物质转移（进一步磨损），从而显著降低了涂层摩擦系数并提高了耐磨性。相比之下，较高和较低SiH4/N2流量比下制备的涂层的磨损机制分别由磨粒磨损和腐蚀磨损主导，磨损率较高甚至失效，相关结果为推动DLC涂层在油田环境下摩擦磨损防护提供了参考。
文章目录
1 试验部分
1.1 Si/N-DLC 涂层的沉积
1.2 Si/N-DLC涂层的微观结构表征
1.3 Si/N-DLC涂层的力学性能测试
1.4 Si/N-DLC涂层的摩擦学性能测试与摩擦界面结构表征
2 结果与讨论
2.1 Si/N-DLC的微观结构
2.2 Si/N-DLC涂层的机械性能
2.3 油田产出水环境下Si/N-DLC涂层的摩擦学行为
2.4 摩擦磨损特征分析及润滑机理
3 结论
图形摘要 (TOC)
