硅氮薄膜的摩擦性能与其表面能的相关性

石志锋¹，黄楠²，王琳¹，宁成云¹，王迎军¹

1. 华南理工大学国家人体组织功能重建工程技术研究中心2. 西南交通大学先进材料技术教育部重点实验室

摘 要：采用非平衡磁控溅射沉积技术,在钴合金表面制备了一系列硅氮薄膜。借助接触角、原子力显微镜考察了离子轰击能量对硅氮薄膜表面形貌和能态的影响;并在不同的测试环境中对薄膜摩擦学性能进行了研究。结果表明,通过调整离子轰击能量,能影响薄膜的表面润湿性,改善薄膜的摩擦学性能。随基体负偏压的提高,色散分量对薄膜表面能的贡献提高,薄膜的亲水性提高;大气环境下,薄膜与SiC球的摩擦系数维持在0.4~0.6之间,湿环境下,薄膜的摩擦系数大幅下降,稳定在0.18左右。硅氮薄膜是一类具有两性分子特性的功能材料,表现出良好的湿环境摩擦学性能,是一类极具潜力的人工关节生物机械保护薄膜。

关键词：硅氮薄膜;磁控溅射;表面润湿性;摩擦性能;