沉积温度对AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层的影响

为了优化AlTiN和AlTiSiN的沉积温度，兼顾2种涂层的性能，采用电弧离子镀膜技术，在不同沉积温度下，制备一系列AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层，并采用SEM、XRD、EDS、纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验机和轮廓仪等仪器对复合涂层的微观结构、力学性能以及摩擦学性能进行表征和测试，探究沉积温度对AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层的影响.结果表明：(1)随着沉积温度升高，多层复合涂层的表面质量逐渐改善，组织结构更加致密；(2)随着沉积温度升高，涂层的纳米硬度和膜基结合强度先增大后减小，摩擦系数和磨损率先减小后增大；(3)当沉积温度为430℃时，涂层综合性能最好，硬度为30.9GPa，临界载荷为89N，摩擦系数为0.72，磨损率为7.1×10^-3μm³/(N·μm).     

转子钢20Cr13表面硬质PVD涂层摩擦磨损性能分析

通过多弧离子镀与磁控溅射结合工艺在20Cr13表面分别制备CrN、TiN、TiAlCrN3种PVD涂层,研究3种涂层的摩擦磨损性能。结果表明,各类涂层均能提升基材性能,其中TiAlCrN涂层试样硬度较高(67 845 N/mm²),CrN涂层试样薄膜结合力较高(30 N)、表面质量较优,TiN涂层试样对比另外两种涂层试样性能较差。TiAlCrN涂层试样摩擦因数较高(0.619),其硬度高、结合力好、耐磨损能力较强。在摩擦磨损试验中TiAlCrN涂层与CrN涂层表面所形成的耐磨、抛光作用的氧化膜增强了基底耐磨性能。综合考虑,TiAlCrN涂层为转子表面理想耐磨涂层。     

Cr-N涂层高速钢在Na3PO4水溶液中的摩擦－腐蚀电化学噪声行为

在M2高速钢表面磁控溅射制备Cr-N耐磨减摩涂层,用SEM观察涂层组织,采用XPS及GDOES分析涂层表面价态及主要元素分布情况,利用附带电化学噪声装置的微动摩擦学试验机测试涂层及基材在0.02mol/LNa3PO4溶液环境下的摩擦学性能及其同步电化学噪声变化规律,并与涂层及基材在干摩擦条件下的摩擦学性能指标进行对比.研究结果表明:涂层为双层及双组分结构,组成相为Cr+CrN:涂层在空气介质中表现出优异的耐磨减摩特性,但在Na3PO4水溶液环境下介质中,由于涂层接触区域的去钝化/再钝化以及界面点蚀使腐蚀和磨损相互加速,导致Cr-N涂层丧失了减摩及抗磨作用,失效行为完全不同于干摩擦条件.     

不同过渡层对CrAlN涂层结构和膜基结合力的影响

为调节CrAlN涂层结构,提高CrAlN涂层的膜基结合力,本文采用等离子体增强磁控溅射系统在316L奥氏体不锈钢表面沉积CrAlN涂层,并在CrAlN涂层与基体之间增加纯Cr、Ti过渡层,对涂层的形貌、成分、相结构和结合力进行对比研究。分别采用XRD、SEM和划痕仪、洛氏压痕仪等表征不同涂层的显微结构和结合性能。结果表明,CrAlN涂层均以立方结构的(Cr,Al)为主,并含有少量AlN与CrN相。以Ti为过渡层的CrAlN涂层中未观察到AlN相,Al/(Al+Cr)原子比最低,结合力最好。     

凸轮-挺柱摩擦副涂层的性能分析

凸轮-挺柱摩擦副的摩擦磨损对发动机性能具有重要影响。为了研究不同涂层下凸轮-挺柱摩擦副的摩擦磨损,分别针对WC(碳化钨)耐磨涂层、Ni Cr-Cr3C2减摩涂层及不添加涂层3种情况进行摩擦学性能试验。在相同涂层情况下,对具有不同形貌的样件进行磨损试验,得到摩擦系数、磨损质量以及磨损比重等试验曲线和数据。在分析试验数据的基础上,确定凸轮-挺柱摩擦副采用Ni Cr-Cr3C2涂层后,其使用寿命得到提高,并且表面粗糙度大,可起到改善摩擦特性的作用。     

高酸值乙醇润滑下几种活塞环材料的摩擦学性能

通过SRV试验机考察了乙醇润滑条件下CrN、WS2、渗氮、B4C活塞环材料与气缸材料对磨时的摩擦学性能,通过SEM、EDX表面形貌方法对磨损表面进行分析;实验结果表明:在乙醇的酸度较高的情况下,材料磨损严重,磨损以腐蚀磨损为主;在几种摩擦副材料中,CrN的摩擦学性能最好。     

氮化硅表面生长金刚石薄膜及其摩擦磨损性能研究

目的研究金刚石耐磨涂层的摩擦磨损性能,以提高工件的使用寿命.方法利用微波等离子体化学气相沉积技术在氮化硅陶瓷基体表面制备金刚石薄膜.采用扫描电子显微镜、原子力显微镜和拉曼光谱仪对不同参数的金刚石薄膜进行结构表征,利用球-盘式摩擦磨损试验机在干摩擦条件下对薄膜的摩擦学性能进行研究.结果制备的金刚石薄膜表面粗糙度小,结合力良好;金刚石涂层有效降低了氮化硅表面的摩擦因数与磨损率,摩擦因数约为0.12~0.25.在微波功率8 k W、腔体气压6 k Pa、甲烷体积分数8%的参数下制得的涂层具有最低的摩擦因数(0.12)和磨损率(1.18×10-7mm3/(N·m)).结论在氮化硅基体表面沉积金刚石薄膜可以提高氮化硅材料的摩擦磨损性能,提高工件寿命.     

AlTiSiN/AlCrSiN纳米多层复合涂层的结构及性能研究

以AlTiSi合金和AlCrSi合金为靶材料,采用阴极电弧离子镀技术在单晶硅、硬质合金基底上沉积AlTiSiN/AlCrSiN纳米晶多层复合涂层,系统研究了氮气压强变化对AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层结构和力学性能的影响.利用扫描电镜和X射线衍射仪分析了涂层的形貌和相结构,用显微硬度计和摩擦磨损仪测量了涂层显微硬度和摩擦系数.结果表明:氮气压强对涂层微结构和性能具有较大影响,涂层是以NaCl型TiN和CrN相结构为主的多晶材料.由于多元素掺杂导致复合涂层的衍射峰与纯TiN和CrN衍射峰位相比发生一定的偏移.随着氮气压强的增大,涂层的衍射峰强度逐渐降低并宽化,说明随着氮气压强的增大晶粒尺寸减小.涂层表面的颗粒污染和沉积气压密切相关,随气压增加污染颗粒尺寸逐步减少,涂层表面粗糙度降低;当氮气压从2.0Pa增加到4.0Pa时涂层的硬度值由2437.9HK逐渐增大至3221.5HK;涂层摩擦学性能也和氮气压密切相关,当氮气压强低于3.0Pa时,平均摩擦系数约0.410;而在氮气压强高于3.0Pa后,平均摩擦系数逐渐降至0.258.     

等离子喷涂Mo涂层在常温至300 ℃的干摩擦磨损性能

采用大气等离子喷涂在45钢表面制备了Mo涂层,研究了Mo涂层的微观结构和力学性能,并考察了涂层与GCr15球对摩时在常温至300℃时的干摩擦磨损性能.结果表明:等离子喷涂制备的Mo涂层较致密,涂层与基体结合良好,涂层的平均硬度为329.0 HV.随着环境温度的升高,涂层的摩擦因素和体积磨损率均逐渐增加.Mo涂层在室温和300℃时的摩擦因素分别为0.52和1.14.涂层在300℃时的体积磨损率为11.2×10~(-5)mm~3/N·m是常温下的5倍.随着环境温度的增加,等离子喷涂Mo涂层的层间剥落、氧化和粘着磨损逐渐加剧.     

40Cr表面TiAlN/TiN复合镀层的滑动摩擦试验分析

采用多弧离子镀工艺在40Cr表面制备了TiAlN/TiN复合镀膜,利用UMT-2摩擦磨损实验机考察了TiAlN/TiN膜层的承载能力和摩擦学性能,通过扫描电子显微镜观察了磨损试件的表面形貌,应用X射线能谱仪分析了磨痕中心区元素及其含量,通过40Cr基体和TiAlN/TiN膜在摩擦系数和磨损量方面的比较来评价TiAlN/TiN复合膜层的摩擦学性能。结果表明:TiAlN/TiN涂层与基体间的结合力是影响涂层承载能力的主要因素之一,TiAlN/TiN复合镀层的摩擦学性能优于40Cr基体,TiAlN/TiN复合镀层的减摩、耐磨性能优越,并能成功地抵抗磨粒磨损和粘着磨损。     

45^#钢多弧离子镀硬质涂层的耐磨性

相同工艺条件下，在45＃钢表面多弧离子镀CrN,TiN,(Zr,Ni)N和TiN Ti(C,N)硬质涂层，利用磨损失重法及划痕试验评价了不同涂层的耐磨性，结果表明，CrN涂层具有最优异的耐磨性，另外，利用SEM和XRD分别研究了CrN涂层／45＃钢的剖面形貌和CrN涂层的相组成。     

表面磷化处理对固体润滑涂层性能的影响

磷化处理对粘结固润滑涂层的摩擦性能有很大影响。把氧化锌、磷酸、水按照不同比例配成磷化液,对金属表面进行不同参数(温度、时间)的磷化处理,并在其表面煮涂MoS2利用M-2摩擦磨损实验机测定不同磷化工艺下的MoS2涂层的磨擦学性能,确定了使MoS2固体润滑涂层摩擦性能达到最佳的磷化工艺参数,并讨论了磷化膜表面粗糙度对固体润滑涂层摩擦学性能的影响。     

电弧离子镀CrAlN涂层的微观结构及力学性能研究

CrAlN涂层具有良好的综合性能,在合金刀具和模具的表面涂覆方面有广泛的应用前景,但其力学性能需要深入的研究。采用电弧离子镀技术制备CrAlN涂层,通过扫描电镜和X射线衍射分析涂层的微观组织结构,测试涂层的显微硬度和涂层与基体的界面结合强度。结果表明,CrAlN涂层含CrN和CrAlN相。涂层的表面形貌和致密性与制备时基体的负偏压和N2/Ar气体流量比有关,基体负偏压和气体流量比升高,CrAlN涂层致密性提高,表面大颗粒减少。涂层的硬度值和Al含量随着气体流量比的增加而提高。涂层/基体的界面结合强度值达65 N。     

干摩擦条件下金刚石复合膜摩擦学性能

在干摩擦条件下利用 SRV磨损试验机比较了在硬质合金基体上金刚石薄膜、石墨 /金刚石复合膜以及硬质合金 3种试样的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜观察了试样和磨痕的表面形貌。利用表面形貌仪测试了磨损体积。研究了振动频率对试样的摩擦学性能影响。结果表明 ,在干摩擦条件下 ,金刚石薄膜与石墨 /金刚石复合膜的摩擦学性能差别不大 ,二者的磨损机理均为微断裂磨损。在干摩擦条件下 ,高频时金刚石薄膜的耐磨性是硬质合金耐磨性的 8～ 10倍 ,其原因是硬质合金的磨损机理存在着从粘着磨损到微断裂磨损的转变     

Fe3O4复合丁腈橡胶的力学和摩擦学性能

研究了填充纳米Fe3O4粒子对丁腈橡胶(NBR)力学性能、摩擦学性能的影响.结果表明:填充纳米Fe3O4粒子后丁腈橡胶的力学性能略有降低,但其表现了良好的抗磨、减摩性能,其中填充质量分数为12%时材料的摩擦学性能最优.随着填充质量分数的增加,材料的磨损形式由犁削和粘着磨损逐步转变为粘着、疲劳剥落.磁性纳米Fe3O4粒子有利于在摩擦表面形成自修复膜,从而起到抗磨、减摩的作用.     

ZnS纳米微粒在润滑油减摩擦上的应用

室温下采用MM-W1立式万能摩擦磨损试验机研究了ZnS纳米颗粒作为基础油添加剂的摩擦学性能,文章考察了纳米ZnS添加量、试验参数(载荷、转速)对摩擦系数的影响,简单探讨了摩擦机理.结果表明:添加剂纳米ZnS在摩擦磨损试验机中表现出良好的减摩抗磨性能,其在摩擦过程中形成的沉积膜起到了非常重要的作用,可以作为减摩涂层和润滑油减摩添加剂使用.     

不同热处理气氛下制备CDC涂层

碳化物衍生碳(CDC)以其独特的特性被广泛应用在气体存储和摩擦学等领域.氯气刻蚀法制备CDC涂层具有操作简单、成本低、易控制等优点.实验系统研究了热处理气氛中氯气含量对CDC涂层性能的影响,通过激光共聚焦显微镜、高温摩擦磨损试验机、显微硬度仪、划痕仪等检测手段,分析了CDC涂层性能与热处理气氛之间的关系.结果表明,在氯气体积分数为5%～9%条件下1 175℃保温2 h所制备的CDC涂层表面光滑平整、硬度较高、且与基体的结合强度较好.此时CDC涂层的干摩擦因数最小为0.108,耐磨性最强,具有良好的摩擦学性能. CDC涂层显微硬度约为153 HV,明显低于SiC陶瓷的硬度.     

负偏压对电弧离子镀CrAlN涂层组织和性能的影响

采用电弧离子镀技术在高速钢基底上沉积CrAlN涂层.对CrAlN涂层的表面形貌、微观组织、显微硬度、结合强度、摩擦学性能进行了分析,研究了负偏压对CrAlN涂层组织和性能的影响.结果表明:在一定范围内随着负偏压的增加,涂层表面大颗粒数量逐渐减少,涂层变得更加致密;但过大的负偏压导致离子轰击作用过强,使涂层表面再次出现缺陷.当负偏压为 -200V时,涂层的晶粒尺寸最小,并具有良好的结晶度.涂层的显微硬度和结合强度均随负偏压的增加呈现出先增加后减小的趋势. 当负偏压为 -200V时,显微硬度达到最大值,为28.6GPa,同时具有最好的摩擦学性能.     

环境温度对AT13增强Ni基涂层摩擦学性能影响

以金属Ni和Al_2O_3-TiO_2粉末为原料,利用机械混合法制备Ni与Al_2O_3-TiO_2质量比为9∶1的复合粉末。采用大气等离子喷涂技术在20钢表面制备复合涂层,在干摩擦条件下,采用QG-700型摩擦磨损试验机,分别在20℃、200℃和500℃环境温度条件下,测试了复合涂层的摩擦磨损性能。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)表征复合涂层的组织及磨损形貌,分析其磨损机制。研究结果表明:复合涂层呈典型的层片状结构,以Ni、NiO、TiO和α-Al_2O_3相为主。随着环境温度的升高,复合涂层的摩擦因数和磨损率均呈现出先增大后减小的趋势,磨损机制由片状剥落转变为磨粒磨损。     

多库酯类离子液体作为基础油添加剂对镁合金的润滑性能研究

目的 将5种多库酯类离子液体作为非极性基础油液体石蜡(LP)和极性基础油聚乙二醇(PEG400)的添加剂,研究其作为钢/镁合金摩擦副润滑剂的摩擦学性能,并分析润滑作用机理.方法采用离子交换法合成离子液体添加剂,并利用SRV-V微动振动摩擦磨损试验机、三维表面轮廓仪考察其摩擦学性能,采用X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜和石英晶体微天平对润滑作用机制进行探究.结果 5种多库酯类离子液体作为添加剂具有良好的减摩抗磨性能;添加量为1% 可以有效改善基础油LP的摩擦学性能,而离子液体作为基础油PEG400添加剂在3% 含量可以起到一定的减摩抗磨效果;XPS结果表明在摩擦过程中润滑剂与镁合金表面发生了摩擦化学反应,形成了MgO ,Mg3 (PO4 )2和MgSO4等物质的摩擦化学反应膜.结论 多库酯类离子液体作为非极性基础油LP和极性基础油PEG400的添加剂,均可以改善其对钢/镁合金摩擦副的润滑性能,且物理吸附膜和摩擦化学反应膜共同决定了其润滑性能.