题目：磁过滤阴极弧法制备类金刚石膜

类金刚石（Diamond-like carbon, DLC）薄膜具有高硬度、低摩擦系数、高化学稳定性和高耐磨性等优良性能，有广泛的应用前景。但是，高硬度的DLC薄膜内存在很高的内应力，限制了薄膜的厚度和应用范围。本文基于提高类金刚石薄膜的硬度，改善类金刚石薄膜与基体的结合性能的目的，采用磁过滤阴极弧沉积系统在高速钢基体上沉积了DLC膜，研究了基体负偏压和过渡层对DLC膜性能的影响；采用纳米压痕仪、Raman光谱仪、洛氏硬度仪和光学显微镜分析了DLC薄膜的硬度和弹性模量、键结构和膜基结合性能。主要研究结果如下：首先，通过对弯管磁过滤器的改进，薄膜表面的大颗粒的数量明显减少，但是薄膜的沉积速率会降低（从880nm/h到480nm/h）。采用法拉第杯测量了碳离子在弯管出口处的能量分布，结果表明，分布曲线为高斯分布，离子能量主要集中在20eV到30eV之间。用朗缪尔探针测量了磁过滤弯管入口和出口处的离子密度分别为1.71×1014m-1和0.85×1014m-1，计算得到等离子体在弯管磁过滤器中的传输效率为49.7%。不同工艺参数对膜层硬度、结构和结合性能的影响研究结果表明，改变脉冲偏压大小（0V~115V）和占空比（30%，50%和70%），DLC薄膜的硬度在偏压为-75V，占空比为70%时，纳米硬度达到最高（31.86 GPa），Id/Ig最小（0.248），sp3含量最高，但结合性能最差。改变过渡层的成分（Ti，Cr和CrC），当过渡层成分为CrC时，DLC薄膜的硬度最高（46.12GPa）；当过渡层为Cr时，薄膜的结合性能最好；随着薄膜厚度的增加，DLC薄膜的膜基结合性能变差。