类金刚石磁头保护膜表面形貌对其摩擦性能影响的研究

发布时间：2017-07-15 14:24

  本文关键词：类金刚石磁头保护膜表面形貌对其摩擦性能影响的研究

  更多相关文章： 类金刚石薄膜 磁过滤真空阴极弧 磁头 耐磨损性能

【摘要】：机械硬盘制造行业中,通常会在硬盘磁头表面沉积一层类金刚石保护膜。为了提高磁头关键位置的尺寸稳定性,研究通过改进磁头生产工艺,得到了两种包含不同的DLC(类金刚石)膜的磁头。本文以磁过滤真空阴极弧技术制备的类金刚石薄膜为研究对象,经过摩擦实验发现了两种磁头的耐磨损性能的差异,研究表明新工艺生产的磁头耐磨损性能差于旧磁头。本文分别对新旧工艺条件下制备的磁头类金刚石保护膜进行化学成分、物理结构和力学性能等的分析,解释了DLC膜耐磨擦性能变化的原因,最后提出改进方案并通过实验验证了其可行性。采用原子力显微镜表征DLC膜的表面形貌和粗糙度。发现两种DLC膜表面粗糙度在0.25 nm-0.35 nm之间变动。两种DLC膜的表面呈现不同的形貌,旧工艺生产的DLC膜表面划痕朝向混乱,而新工艺DLC膜表面划痕则沿着一定的角度。使用了XPS对两种DLC膜的厚度进行测量,得到的数据表明厚度均符合设计要求,两种DLC膜的厚度均在2 nm左右。进行的TEM表征发现磁头表面所镀的DLC膜均在基体表面形成均匀、连续、致密保护层,且均和基底之间形成了一定厚度的过渡层。两种磁头的俄歇电子能谱表明采用新的工序并没有引起DLC薄膜成分的太大变化。两种磁头表面均是C元素占了70%以上,但由于吸附而附着在磁头表面上的水使薄膜表面存在一定的O元素。运用拉曼光谱对两种薄膜进行表征,发现两种薄膜的G峰位置和I(D)/I(G)值相差不大。运用纳米压痕仪对薄膜的硬度进行测量,发现超薄薄膜硬度的测量受基底影响很大。硬度数据表明两种DLC膜的硬度值相差不超过5%,符合拉曼光谱的分析结果。本文还通过退火的方法验证了内应力对DLC薄膜摩擦性能的影响。退火后薄膜内应力的减小使两种磁头的耐磨擦性能均出现了下降,但CAL磁头的耐磨擦性能依然比Keeper Free磁头的耐摩擦性能差。通过对摩擦机理的基本理论的分析可知,在本文的摩擦实验条件下,DLC薄膜的主要磨损机制为磨粒和剪切磨损。针对该机制对CAL工艺提出改进方案,即改变了研磨时磁条的移动速度。对改进后的磁头进行摩擦实验,结果表明改进后的磁头耐磨擦性能有明显的上升,且与Keeper Free磁头的耐磨擦性能相差不大,符合生产要求。
【关键词】：类金刚石薄膜 磁过滤真空阴极弧 磁头 耐磨损性能
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 课题来源9
• 1.2 课题研究的背景和意义9-12
• 1.2.1 课题研究的背景9-11
• 1.2.2 课题研究的意义11-12
• 1.3 磁头和磁头生产流程简介12-13
• 1.4 类金刚石薄膜简介和发展现状13-20
• 1.4.1 类金刚石薄膜发展简介13-14
• 1.4.2 DLC薄膜简介14-16
• 1.4.3 DLC膜性能16-20
• 1.4.4 相关领域研究综述20
• 1.5 主要研究内容20-22
• 第2章 类金刚石薄膜的制备工艺分析和分析方法22-31
• 2.1 类金刚石薄膜的制备22-24
• 2.2 Keeper Free和CAL两种工艺的区别及分析24-26
• 2.3 类金刚石薄膜厚度的测量方法26-27
• 2.4 类金刚石薄膜的表征方法27-29
• 2.4.1 俄歇电子能谱仪27-28
• 2.4.2 原子力显微镜28
• 2.4.3 透射电子显微镜28
• 2.4.4 纳米划痕仪28-29
• 2.4.5 Raman光谱29
• 2.5 本章小结29-31
• 第3章 DLC薄膜耐磨损性能和本征性能的探究31-47
• 3.1 两种类金刚石薄膜的耐磨损性能的对比31-37
• 3.2 类金刚石薄膜厚度的测量37
• 3.3 类金刚石薄膜在基体表面的覆盖程度37-39
• 3.4 类金刚石薄膜表面元素分析39-42
• 3.5 类金刚石薄膜的拉曼光谱分析42-44
• 3.6 类金刚石薄膜的硬度测试44-46
• 3.7 本章小结46-47
• 第4章 CAL工艺的改进和验证47-61
• 4.1 DLC薄膜摩擦现象基本概述47-50
• 4.2 薄膜内部应力对薄膜耐磨擦性能的影响50-52
• 4.3 减少空气中粉尘对薄膜耐磨擦性能的影响52-53
• 4.4 DLC薄膜表面划痕的改变对其摩擦性能的影响53-57
• 4.5 提高磁头DLC保护膜耐磨擦性能的措施57
• 4.6 提高磁头耐磨擦性能措施验证57-60
• 4.7 本章小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 张艳;东梅;李媚;段早琦;;纳尺度下类金刚石(DLC)薄膜摩擦性能研究[J];摩擦学学报;2015年02期

2 白越;;类金刚石薄膜在油和水润滑下与氮化硅和316L钢材料的摩擦性能研究(英文)[J];稀有金属材料与工程;2013年S2期

3 薛海鹏;卢文壮;孙达飞;王浩;王正鑫;左敦稳;;纳米化学气相沉积金刚石的拉曼光谱[J];中国激光;2013年07期

4 刘建立;王智;张玉娟;张平余;;Ti6Al4V合金上类金刚石膜的摩擦学性能及腐蚀行为[J];稀有金属材料与工程;2011年02期

5 朱守星,丁建宁,范真,蔡兰;用AFM压痕技术定量介观硬度的方法研究[J];仪器仪表学报;2005年03期

，

本文编号：544357