Page 20 - 摩擦学学报2025年第5期

654 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

(a) (b)
C=C (sp 2 -C) C-N C=N O-C=O
C 1s-Si 100 N 0 68.63 9.08 11.92 2.53
Si 0 N 100 0.00 3.83 2.50 1.51
C=C 9.59 3.50
284.7 eV Si 20 N 80 6.78 60.33 12.55 3.38 2.44 1.43
Intensity/a.u. 286.4 eV 285.3 eV Si 40 N 60 10.13 57.05 13.09 8.44 4.87 2.83 2.67 2.27 2.39 1.32 0.98
C-C
4.78
55.81
7.64
10.60
15.12
C-Si
Si 60 N 40
C-O
289.5 eV
283.9 eV
O-C=O
Si 80 N 20 11.41 53.66 20.34 6.29 4.09 1.44 1.83 0.95
C=O
288.0 eV Si 100 N 0 12.05 48.88 C-C (sp 3 -C) 30.81 0.00 5.32 0.00 1.48 1.45
291 288 285 282 0 C-Si 13 60 70 80 90 C-O C=O 100
Binding energy/eV Peak area ratio/%
(d)
(c)
C 1s-Si 60 N 40 C=C Si 2p-Si 100 N 0 Si-O-C Si 2p-Si 60 N 40 Si-O-C
Si-N
284.7 eV 101.4 eV 101.4 eV Si 0 N 100 4.83 C-Si Si-O-C 14.61 SiO 2 3.06
77.50
Si 20 N 80
Intensity/a.u. 287.0 eV 285.3 eV Intensity/a.u. 100.6 eV 102.5 eV Si-C Si 40 N 60 10.67 76.30 9.14 3.88 3.98
C-C
285.9 eV
C-N
Si-C
Si-N
13.47
76.25
6.30
C-Si
289.5 eV C=N
O-C=O 283.9 eV 103.0 eV 103.0 eV 100.6 eV Si 60 N 40
SiO 2
SiO 2
Si 80 N 20 16.90 74.78 4.59 3.73
C=O C-O
288.0 eV 286.4 eV Si 100 N 0 19.62 76.75 0.00 3.63
291 288 285 282 106 104 102 100 98 106 104 102 100 98 0 10 20 80 90 100
Binding energy/eV Binding energy/eV Binding energy/eV Peak area ratio/%
(f)
(e) Pyrrolic/pyridonic N
C 1s-Si 0 N 100 C=C N 1s-Si 60 N 40 N 1s-Si 0 N 100 398.6 eV 45.39 27.89
284.7 eV 398.6 eV Pyridinic N Si 0 N 100 0.00 16.28 10.44
399.6 eV Pyridinic N
399.6 eV
Pyrrolic/ 400.4 eV Pyrrolic/ Si 20 N 80 3.19 42.42 27.48 15.69 11.22
pyridonic N
Intensity/a.u. 287.0 eV C-C Intensity/a.u. (graphitic) N 397.7 eV (graphitic) N pyridonic N Si 40 N 60 3.77 5.12 43.28 27.70 13.69 11.57
Quaternary
400.4 eV
285.9 eV
Quaternary
C-N
402.3 eV
27.29
42.47
Si 60 N 40
289.5 eV C=N
N-O
O-C=O 285.3 eV 402.3 eV N-Si N-O 13.84 10.79
Si 80 N 20 6.63 40.89 27.07 12.82 12.60
C=O C-O Pyridinic N N-O
288.0 eV 286.4 eV Si 100 N 0 N-Si Quaternary (graphitic) N
291 288 285 282 405 402 399 396 405 402 399 396
Binding energy/eV Binding energy/eV Binding energy/eV 0 20 40 60 80 100
Peak area ratio/%
Fig. 5 XPS spectrum and the corresponding deconvoluted results of the Si/N-DLC coatings under the different SiH 4 /N 2 ratio: (a) C
1s spectra (Si 100 N 0 , Si 60 N 40 and Si 0 N 100 ) and the deconvoluted results; (b) peak area ratio of the deconvoluted peaks in C 1s spectra;
(c) Si 2p spectra (Si 100 N 0 and Si 60 N 40 ) and the deconvoluted results; (d) peak area ratio of the deconvoluted peaks in Si 2p spectra;
(e) N 1s spectra (Si 60 N 40 and Si 0 N 100 ) and the deconvoluted results; (f) peak area ratio of the deconvoluted peaks in N 1s spectra
图 5 不同SiH 4 /N 2 流量比条件下沉积的Si/N-DLC涂层的XPS谱及其拟合结果：(a) C 1s精细谱(Si 100 N 0 、Si 60 N 40 和Si 0 N 100 )及去
卷积结果；(b) C 1s精细谱去卷积峰面积百分比；(c) Si 2p精细谱(Si 100 N 0 和Si 60 N 40 )及去卷积结果；(d) Si 2p精细谱去
卷积峰面积百分比；(e) N 1s精细谱(Si 60 N 40 和Si 0 N 100 )及去卷积结果；(f) N 1s精细谱去卷积峰面积百分比
元素会形成强的共价键，可显著改善涂层的韧性 [17, 41, 45] ， 175.9和133.4 m处出现了涂层润滑失效现象，而其他
这是导致涂层结合强度增加的另外1个重要因素. 条件下获得Si/N-DLC涂层则能够维持稳定的服役性

2.3 油田产出水环境下Si/N-DLC涂层的摩擦学行为 能. 值得注意的是Si 100 /N 、Si /N 、Si /N 和Si /N 60
0
60
80
40
40
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图8所示为316L SS基底和不同SiH /N 流量比条 的摩擦系数曲线较为相似，具体表现为在急速下降之
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4
件下沉积的Si/N-DLC涂层在模拟油田产出水环境下 后达到1个较为稳定的阶段并保持较长时间，随后又
相对于Al O 摩擦副所获得的摩擦性能测试结果. 如 出现了一定程度的降低最后趋于稳定. 特别地，Si 100 /N 0
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2
图8(a)所示，316L SS基底在油田产出水环境中的摩擦 的摩擦系数曲线展现出明显的起伏，这是典型的磨粒
系数曲线在初始摩擦阶段急剧上升，随后进入1个逐渐 磨损的特征，将在后续详细讨论. 鉴于上述摩擦曲线
缓慢上升的阶段. 而Si/N-DLC涂层则展现出1个完全 所展现的2个平台期，分别选取了滑动距离为80~120 m
相反的趋势，表现为先快速降低而后逐渐趋于稳定. 其 和180~200 m的2个阶段，分别标记为阶段I和阶段II，
中Si /N 和Si /N 100 涂层体系分别发生在滑动距离为 获取了对应的摩擦系数，如图8(b)所示. Si/N-DLC涂
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