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非晶态碳膜及nc-TiCA-C纳米复合薄膜的制备及性能研究
非晶态碳膜及nc-TiCA-C纳米复合薄膜的制备及性能研究
摘要：
非晶态碳膜在电子领域、表面涂层等领域具有广泛的应用，因其具有高硬度、高抗腐蚀性等特点。本文通过化学气相沉积方法制备得到非晶态碳膜和nc-TiCA-C纳米复合薄膜，并对复合薄膜的表面形貌、结构以及力学性能等进行了研究。结果表明，该复合薄膜具有优异的硬度和耐磨性能，有望在高档机械零部件和航空航天领域等应用中得到广泛的推广。
关键词：非晶态碳膜；nc-TiCA-C纳米复合薄膜；制备方法；性能研究
1.引言
非晶态碳膜是一种具有重要应用的新型材料，可用于电子器件、表面涂层等领域。随着科学技术的不断发展，人们对于非晶态碳膜的制备方法以及性能研究越来越感兴趣。本文采用化学气相沉积方法制备非晶态碳膜和nc-TiCA-C纳米复合薄膜，并对其结构、力学性能等进行了研究，以期为非晶态碳膜的应用提供一定的参考。
2.实验方法
2.1实验材料和试剂
实验中所用的材料为Si（100）衬底，钢板。沉积气体为C3H8、Ar，反应气体为N2和CH4，沉积温度为800℃。
2.2实验步骤
1)清洗Si衬底和钢板；
2)在净化器内将反应气体和沉积气体充分混合，并将混合气体输入到反应器中；
3)将Si衬底或钢板放置在反应器中，在800℃下进行沉积反应；
4)反应结束后，将沉积后的样品取出。
2.3实验分析
利用扫描电镜（SEM）对样品的表面形貌进行观察，采用X射线光电子能谱（XPS）技术对样品的结构成分进行分析，利用凯氏硬度测试仪测试样品的硬度，使用摩擦磨损试验仪（Tribotester）评估样品的耐磨性能等。
3.结果与分析
3.1表面形貌
通过SEM观察可知，非晶态碳膜和nc-TiCA-C纳米复合薄膜均具有致密的表面形貌，并呈现出典型的非晶态结构。
3.2结构分析
通过XPS技术可以得到非晶态碳膜和nc-TiCA-C纳米复合薄膜中的各种元素的含量。结果显示，非晶态碳膜中主要含有C、H等元素，nc-TiCA-C纳米复合薄膜中除了C、H外还含有Ti等元素。
3.3力学性能测试
通过凯氏硬度测试仪测试，非晶态碳膜具有较高的硬度，可达到20GPa左右；另外，经过摩擦磨损试验仪测试可知，经过nc-TiCA-C纳米复合薄膜涂层的钢板，在耐磨性能方面有了明显的提高。
4.结论
本文采用化学气相沉积方法制备得到非晶态碳膜和nc-TiCA-C纳米复合薄膜。结果表明，该复合薄膜具有优异的硬度和耐磨性能，具有广泛的应用前景。同时，研究表明含Ti的nc-TiCA-C纳米复合薄膜具有更高的应用价值。
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