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通过高温氯化处理制备了碳化物衍生碳(CDC)涂层,研究了其组成、结构和生成机理;考察了其摩擦学性能和化学修饰后的疏水性能;探讨了CDC技术在新材料制备方面的应用。研究结果如下:
1.氯化反应速率和CDC石墨化程度随温度升高而增加。CDC涂层表面疏松多孔,界面呈互锁结构,膜基结合好。
2.基于CDC技术原理,创新性地制备了两种CDC衍生物。在高温下、CCl4气氛中,SiC表面氯化刻蚀和化学气相沉积同时进行且相互竞争,最终形成了由CDC和热解碳组成的双组分双层碳膜。在中等温度下,氯化处理TiC0.3N0.7形成的活性C和N原子相互键合生成氮化碳材料;N含量随处理温度升高而降低。
3.在空气中,CDC的摩擦学性能优异。表面孔洞起到收集磨屑,降低摩擦系数作用。低载下磨屑较少,磨痕表面保留了大量微坑,可视为无序织构;高载下,磨屑填满孔洞,形成疏松的可压缩表面。在水环境中,CDC克服了SiC陶瓷在瞬间缺水或失水情况下润滑失效问题。表面凹槽和微坑使润滑状态从边界润滑转变为混合润滑,进一步提高了润滑性能。通过快速氯化处理(0～3分钟)制备了CDC纳米薄膜,其粘着力和摩擦系数随薄膜厚度增加而降低。
4.通过高温氯化处理和化学修饰CF3(CF2)5CH2CH2SiCl3薄膜在Ti3SiC2表面构筑了稳定的超疏水CDC涂层。