-1-附录A中文4298字-2--3--4--5--6-附录B二硫化钼润滑膜的溅射：原理、具体操作、局限性T.Spalvins本文综述了当前溅射实践、它的局限性和对于二硫化钼喷溅成膜的理解。
        当用于真空或干燥的环境中时喷溅的二硫化钼薄膜能展示非凡的摩擦学性能如超低摩擦系数(0.01)和超长的磨损周期(百万周期)，为了实现这些良好的摩擦学特性，沉淀期间的喷溅条件必须依靠足够的膜衣服、适当的膜结构（形态学）和适当的膜成分来实现。
        1.介绍二硫化膜的喷溅成膜显示了非凡的摩擦特性，摩擦系数可以达度冷冻温度基质上时，非静态组织就会形成[].非晶态膜非常脆并且没有任何润滑性能，基本上就是磨料。大多数二硫化钼溅射膜会在高温或温度持续升高条件下沉积并且根据晶体生长特点表现出典型柱状结构，此种情况下，低剪切力平面排成一行并垂直于基质表面。正常情况下，柱状膜密度要低于原始辉钼矿密度（.g/cm）。膜表面一旦发生滑动，对于基质面，合计面相平行一系列平面就会在滑移方向上移动。在滑移过程中晶粒内部或晶粒与晶粒之间剪切是否会发生，目前还不得而知。前面研究[,]已经表明：在滑移过程中，柱状结构很容易破裂并且大多数膜会被磨掉。只有一部分厚度约.纳米残余、连接在一起薄膜留在表面断裂后这些薄剩余膜决定润滑效果二硫化钼溅射膜在柱状区域内都有断裂可能，如图中扫描电镜所示。因为膜断裂发生在柱状区域内并且会产生不必要磨屑，在不同柱状晶形成之前，溅射过程中膜厚度应保持在一定范围内，而且当膜暴露或储存在潮湿空气中柱状结种类型微晶取向——基底平面平行或垂直于衬底,如图所示，基地平面当平行于衬底时，表现出最低剪切力和摩擦力。.选择合适建设条件通过改变溅射条件如射频功率和氩气压力、不同化学计量法、密度、形态、附着力会生产出MoSx固体润滑膜，因此溅射生成MoSx膜表现出不--同摩擦性能。因此对于每个特定溅射系统决定出能够生产最优溅射膜溅射条件是至关重要。例如用MRC射频磁控溅射系统溅射值从-毫托不等，射频功率也从W-W不等，生产出所需膜密度、形态和附着力需要氩气压力值是毫托、射频功率为W。在真空条件下销对盘摩擦机上这些优化薄膜显示出较低摩擦系数（.-.）。--.二硫化钼溅射膜特性因为非常薄（.-.um）二硫化钼润滑膜经常用于摩擦操纵装置，理解溅射条件和与之相对应薄膜性能、摩擦磨损行为之间关系是非常重要，为了获得超低摩擦系数二硫化莫溅射膜，了解二硫化钼微观结构依附性、结构以及化学成分是如何影响摩擦磨损行为相当关键。.依附性和接触面改性固体润滑膜粘附力很强是实现耐久生命力关键，因此在镀膜之前衬底表面制备对附着力大小有很大影响。在某种程度上，它还会影响膜形核和长大特性，这就决定了柱状膜结构紧实密度，在沉积之前，最常用表面预处理是溅射刻蚀法清洗，这是靠在特定时间内辉光放电挤压基质完成。在C或轴承钢表面上进行二硫化钼溅射成膜已经被深入研究，并且这些基质显示出超凡附着力[,]。增加基质表面密度并增加形核点预处理一般可以增加膜对基质附着力。时下正开展更加广泛研究来了解决定依附力大小界面改性。在二硫化钼沉积实验之前（图）[-],由薄（埃）硬耐火材料化合物层例如CrSi，BN和TiN发现了在界面改性过程中一个显著特点：这种薄硬中间层能够使粗糙界面变得平整并且在粗糙面变形时能够充当阻碍层。因此，导致会失效金属与金属直接接触得以避免。当用于滚动元件接触时，这些双层膜在持久寿命上有显著增长。对于持久寿命增长一个可被接受解释就是因为有前面提到更小赫兹接触面。通过表面硬化(氮化或渗碳)或用氮或碳质材料进行离子注入来增加表面硬度也可达到相同效果。--.结晶度/晶体取向和晶体形态在溅射过程中仅仅通过改变基质温度就可使二硫化钼溅射膜晶体形态从晶态转变为非晶态。当二硫化钼被溅射到温度从摄氏度下降到-摄氏度冷冻温度基质上时，非静态组织就会形成[].非晶态膜非常脆并且没有任何润滑性能，基本上就是磨料。大多数二硫化钼溅射膜会在高温或温度持续升高条件下沉积并且根据晶体生长特点表现出典型柱状结构，此种情况下，低剪切力平面排成一行并垂直于基质表面。正常情况下，柱状膜密度要低于原始辉钼矿密度（.g/cm）。膜表面一旦发生滑动，对于基质面，合计面相平行一系列平面就会在滑移方向上移动。在滑移过程中晶粒内部或晶粒与晶粒之间剪切是否会发生，目前还不得而知。前面研究[,]已经表明：在滑移过程中，柱状结构很容易破裂并且大多数膜会被磨掉。只有一部分厚度约.纳米残余、连接在一起薄膜留在表面断裂后这些薄剩余膜决定润滑效果二硫化钼溅射膜在柱状区域内都有断裂可能，如图中扫描电镜所示。因为膜断裂发生在柱状区域内并且会产生不必要磨屑，在不同柱状晶形成之前，溅射过程中膜厚度应保持在一定范围内，而且当膜暴露或储存在潮湿空气中柱状结硫化钼溅射膜化学计量变化范围很广，从硫过量到硫不足（硫/钼比例从.-,）。值得注意是普通辉钼矿中硫和钼比率低至.，这种结构辉钼矿很适合做膜[]。最近研究表明：在溅射过程中，少量水蒸汽存在对膜晶格类型/形态和化学计量有很大影响[,]。二硫化钼溅射膜对湿度非常敏感并且容易被氧化，氧可以以很多种化学形态存在；然而像MoO这样氧化产物一旦形成对于摩擦性能是非常不利，因为它是劣等润滑剂。研究也指出，氧可以替换硫，或者可以形成一种新乡MoS-XOX[-]。然而，摩擦性能对于这些化学计量数改变非常敏感。当大多数溅射膜力求最好摩擦特性并用于商业化时这些溅射膜就会应用亚化学计量数，此时硫和钼比为.左右。.环境条件影响目前为止，环境条件是二硫化钼膜摩擦性能最大影响因素，在真空条件下优化后二硫化钼溅射膜显示出超低摩擦系数（.-.）（图）。有非常低磨损率持久寿命达到几百万次[].目前摩擦系数介于,-.还不能得到精确解释；然而，研究发现在溅射沉积过程中，渗入膜内少量氧会以水形式存在，这会影响膜化学和结构性能。--当在潮湿环境中进行膜摩擦测试时（相对湿度），摩擦系数最小为.并且有一非常有限持久寿命。因此，在潮湿环境中，和真空条件下相比原始摩擦系数成倍增大。例如，含有二硫化钼涂层太空机械装置已经被组装，这种湿度敏感性也非常重要，因此，在发射之前必须要储存一段时间。所以认识到储存环境必须是在真空或惰性气体条件下非常重要。前面所讨论各项异性晶体结构，可以表现出两种类型晶格取向。因此，不同化学性质基质或基面边缘都会是各向异性气体吸附反应更容易进行。水蒸气吸附反应典型特点就是受特定晶格取向影响很大。几面基本上不会发生化学反应或气体吸附，然而它们边缘平面容易发生氧化反应。因此，二硫化钼膜退化会从边缘开始逐渐向心部扩展，如果二硫化钼膜内相对基面有一垂直取向并且保持一相对较高湿度这种效应就会加速。因为边缘点很容易被氧化，这就会使膜润滑特性下降。而且，柱状晶结构没有一饱和致密度，且有纵向孔隙度，在锥形晶体间宽度大约为埃。因此，二硫化钼膜不能用于潮湿环境下，在真空或干燥环境条件下，二硫化钼膜显示出最好润滑特性；因此，在宇航摩擦领域应用中，它们是最主要候选材料。二硫化钼这两个结晶特点-弱层间低剪切力和晶格内气体吸附择优取向——是二硫化钼润滑特性基本方面。.总结在薄膜润滑中，通常厚度在.-.微米范围内使用最广泛，理解溅射条件，复合膜性能和摩擦磨损行为之间关系非常重要，依靠优化溅射条件（输出功率、舱室压力、基质温度），复合膜性能，依附性，晶格类型/晶体形态和化学计量法可以达到膜最理想状态，在摩擦性能、持久寿命和磨屑形成等摩擦控制方面表现明显。二硫化钼是一种分层材料，它晶体学各向异性既决定剪切行为又决定环境对膜反应。研究表明：当在真空或惰性气体环境中运动状态未滑动或滚动接触时二硫化钼溅射膜表现出超低润滑系数。为了获得有效二硫化钼溅射生成润滑膜，溅射条件不得不最优化，因为膜性能非常依赖于所选溅射条件。这三个主要二硫化钼溅射膜性能——粘附性、化学组成和晶格类型/形态结构——是分别影响持久寿命、摩擦性能、和磨屑产生等摩擦行为决定性因素。目前研究旨在通过界面和整体膜改性来来延长薄膜持久寿命。--种类型微晶取向——基底平面平行或垂直于衬底,如图所示，基地平面当平行于衬底时，表现出最低剪切力和摩擦力。.选择合适建设条件通过改变溅射条件如射频功率和氩气压力、不同化学计量法、密度、形态、附着力会生产出MoSx固体润滑膜，因此溅射生成MoSx膜表现出不--同摩擦性能。因此对于每个特定溅射系统决定出能够生产最优溅射膜溅射条件是至关重要。例如用MRC射频磁控溅射系统溅射值从-毫托不等，射频功率也从W-W不等，生产出所需膜密度、形态和附着力需要氩气压力值是毫托、射频功率为W。在真空条件下销对盘摩擦机上这些优化薄膜显示出较低摩擦系数（.-.）。--.二硫化钼溅射膜特性因为非常薄（.-.um）二硫化钼润滑膜经常用于摩擦操纵装置，理解溅射条件和与之相对应薄膜性能、摩擦磨损行为之间关系是非常重要，为了获得超低摩擦系数二硫化莫溅射膜，了解二硫化钼微观结构依附性、结构以及化学成分是如何影响摩擦磨损行为相当关--附录A中文字----------附录B二硫化钼润滑膜溅射：原理、具体操作、局限性T.Spalvins本文综述了当前溅射实践、它局限性和对于二硫化钼喷溅成膜理解。当用于真空或干燥环境中时喷溅二硫化钼薄膜能展示非凡摩擦学性能如超低摩擦系数(.)和超长磨损周期(百万周期)，为了实现这些良好摩擦学特性，沉淀期间喷溅条件必须依靠足够膜衣服、适当膜结构（形态学）和适当膜成分来实现。.介绍二硫化膜喷溅成膜显示了非凡摩擦特性，摩擦系数可以达到.或更小，这对于固体润滑剂来说这代表了一个非同寻常低系数摩擦。例如，大多数固体润滑膜像一些软金属（金、银、铂）和聚四氟乙烯摩擦系数分别是.和.。在自然界中，摩擦系数.就类似于冰熔点度。因此，在理想操作条件下，被优化喷溅而成二硫化钼薄膜在现在已知固体润滑材料中最低摩擦系数。例如在真空环境下（比如太空中），喷溅而成二硫化钼薄膜显示出超低摩擦特性，但在潮湿环境中，摩擦特性就会退化。由于这些原因，二硫化钼喷射成膜主要用于航天器和卫星移动组件（太阳能阵列驱动器、天线指示器和控制系统、消自旋机制、齿条和齿轮啮合），这些机件主要在高真空、高温或低温和空间辐射条件下工作。这些润滑膜也用于地面真空系统，这些系统有房屋表面分析仪器、薄膜沉积设备和和需要真空室相关仪器。如今一个常见沉积技术就是溅射，以薄、均匀溅射膜很适合于机密仪器组件。它也可应用于剪裁结构/形态和薄膜化学特性。二硫化钼溅射膜摩擦性能非常依赖于溅射条件，转而影响薄膜微观组织性能，比如结晶度、形貌和成分[-]。这个综述目是为了描述二硫化钼溅射膜加工工艺-属性-性能相互关系。.固体润滑膜溅射原理固体润滑薄膜概念遵循此原理；如果一个低剪切强度材料被放在相互接触滑动面之间，滑动摩擦力就会减小。滑动摩擦力F与润滑面剪切--力S和接触面面积A有关，因此F=A.S,根据图一，摩擦系数ｕ与润滑面剪切力、接触面面积和载荷W有关，=SW/A,如果摩擦系数想要小，S和A要取较小值，S是摩擦面固有属性，A取决于接触材料（轴承）变形程度,也就是硬度或弹性模数基底。它服从公式：=S.W/A，而W/A=p,p是接触压力，因此，=S/p，若果接触面承受弹性变形，这种情况下归于承载技术，负载大小有赫兹压力决定，PH,PH∝W,因此摩擦系数可以表示为式子=S/PH∝S/W(/).根据上面关系，摩擦系数，，对于弹性负载接触面数值应减小，而负载数值增加。如果薄膜是薄，就是在二硫化钼溅射成膜情况下，负载由基地承受，对于一个给定负载，增加基底模数，降低接触面面积，如图所示[],对于一个低摩擦系数和可接受摩擦表面，理想薄膜厚度介于.um-.um之间。--.二硫化钼晶体结构二硫化钼（天然辉钼矿）独特特性就是高度各向异性晶体层结构，它是由“三明治”层组成，每一层包括一个平面钼原子，钼原子介于两层硫原子之间，且位于六角形阵列中。如图所示；层与层之间是靠范德华力连接在一起，然而层内钼和硫原子是靠共价键连接在一起，因此共价键赋予二硫化钼层很强负载能力，然而层与层之间弱剪切力能够在低剪切力作用下是晶体沿[]方向滑移，此方向平行于基底层，在基地方向低剪切力有助于较小摩擦系数和较好摩擦性能，此外,二硫化钼层结构可以表现出两种类型微晶取向——基底平面平行或垂直于衬底,如图所示，基地平面当平行于衬底时，表现出最低剪切力和摩擦力。.选择合适建设条件通过改变溅射条件如射频功率和氩气压力、不同化学计量法、密度、形态、附着力会生产出MoSx固体润滑膜，因此溅射生成MoSx膜表现出不--同摩擦性能。因此对于每个特定溅射系统决定出能够生产最优溅射膜溅射条件是至关重要。例如用MRC射频磁控溅射系统溅射值从-毫托不等，射频功率也从W-W不等，生产出所需膜密度、形态和附着力需要氩气压力值是毫托、射频功率为W。在真空条件下销对盘摩擦机上这些优化薄膜显示出较低摩擦系数（.-.）。--.二硫化钼溅射膜特性因为非常薄（.-.um）二硫化钼润滑膜经常用于摩擦操纵装置，理解溅射条件和与之相对应薄膜性能、摩擦磨损行为之间关系是非常重要，为了获得超低摩擦系数二硫化莫溅射膜，了解二硫化钼微观结构依附性、结构以及化学成分是如何影响摩擦磨损行为相当关键。.依附性和接触面改性固体润滑膜粘附力很强是实现耐久生命力关键，因此在镀膜之前衬底表面制备对附着力大小有很大影响。在某种程度上，它还会影响膜形核和长大特性，这就决定了柱状膜结构紧实密度，在沉积之前，最

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