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本文以金属表面低摩擦和高耐磨性的复合薄膜材料为应用背景,对MoSx/MoSx-Mo纳米多层复合薄膜的沉积制备工艺、组织结构及摩擦磨损性能进行了研究。论文主要探讨了溅射气压和MoSx-Mo层中不同的Mo含量对MoSx/MoSx-Mo纳米多层复合薄膜形貌、微观组织、结构成分和摩擦磨损性能的影响,以寻求最佳的薄膜制备工艺参数,满足MoS2类薄膜在真空和潮湿环境下的应用要求。 采用经过高能球磨的层状的MoS2和MoS2+Mo粉末冷压烧结制备靶材,通过直流磁控溅射的方法,在一定的基体温度、基体偏压、溅射功率、溅射气压下溅射制备了MoSx/MoSx-Mo纳米多层复合薄膜。 采用XRD、SEM、AFM、EDS等分析测试方法,对通过直流磁控溅射方法制备的MoSx/MoSx-Mo纳米多层复合薄膜的表面形貌、组织结构和成分进行了系统地研究,讨论了不同的溅射气压以及MoSx-Mo复合层中的Mo含量与薄膜形貌、组织结构和成分之间的相互关系。结果表明,在低气压和低Mo含量下制备的薄膜具有良好的基面取向,表面光滑致密,而且具有明显的多层结构。随着溅射气压和Mo含量的增加,薄膜开始向随机取向发展呈柱状生长,表面趋于粗糙,多层结构消失。 在对MoSx/MoSx-Mo纳米多层复合薄膜微结构分析的基础上,用涂层附着力自动划痕仪和球一盘式微摩擦磨损试验机分别测试评估了MoSx/MoSx-Mo薄膜结合力和摩擦磨损性能,并采用扫描电子显微镜观察了复合镀层的表面磨损形貌。实验结果表明:在低气压（0.24～0.40 Pa）下制备的薄膜结合力良好,在高气压（0.80～1.20 Pa）下制备的结合力较差。随着复合薄膜MoSx-Mo层中Mo含量的增加,薄膜和基体的结合力有所下降。薄膜的摩擦磨损性能随着Mo含量的增加和溅射气压的升高而降低。另外通过改变实验参数测试薄膜的摩擦磨损性能发现,随着接触应力的提高,薄膜的摩擦系数逐渐下降,而薄膜的摩擦系数和磨损率都相应的随着滑动速度的增加呈先减小后增大的趋势。通过对薄膜环境稳定性的测试发现,在0.24 Pa溅射气压下制备的5 at.%Mo含量的多层复合薄膜具有最佳的摩擦磨损性能和环境稳定性。