类富勒烯碳基薄膜在离子液体润滑剂作用下的摩擦学性能

利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,在单晶硅基底表面制备含氢类富勒烯碳基薄膜.采用FEI Tecnai F30型高分辨透射电镜(HRTEM)和LABRAM HR 800型拉曼光谱仪对薄膜的结构进行表征;利用摩擦磨损试验机、奥林巴斯STM6测量显微镜和X射线光电子能谱仪(XPS)分析比较薄膜在干摩擦与离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(L-B102)润滑条件下的表界面特性.实验结果表明:所制备的碳基薄膜具有典型的类富勒烯结构;在离子液体作为润滑剂条件下,含氢类富勒烯碳基薄膜在低频率摩擦时表现出减摩性能;在高频率摩擦中表现出优异的抗磨性能,磨损寿命显著提高.其作用机理可能是离子液体在摩擦过程中作为约束液体,当液体与固体表面接触时,由于分子或原子相互吸引的作用,产生物理吸附边界润滑膜,有效地起到减摩抗磨作用.     

指纹状碳薄膜在润滑油作用下的摩擦学性能

利用高功率脉冲等离子体增强化学气相沉积(HIP-PECVD)技术,在硅基底表面制备指纹状的碳基薄膜(FPC∶H).通过Tecnai-G2F30型高分辨透射电镜(HRTEM)以及LABRAM HR 800型拉曼光谱仪对薄膜的结构进行表征;利用往复摩擦试验机、奥林巴斯STM6测量显微镜和3D轮廓仪分析比较薄膜在润滑油作用下的摩擦性能.实验结果表明:所制备的碳基薄膜具有独特的指纹状类石墨烯结构;在三羟甲基丙烷油酸酯(TMPTO)作为润滑油的条件下,指纹状类石墨烯碳基薄膜在低载荷下表现出良好的减摩性能;在高载荷下表现出优异的抗磨性能,因此指纹状碳薄膜在润滑油作用下具有巨大的发展潜力和实用前景.     

油酸铅的原位合成及摩擦学性能评价

在200SN中原位合成了油溶性油酸铅，并用FT-IR对其进行了表征。用四球及往复式摩擦试验机对其摩擦学性能进行了评价，结果表明：油酸铅具有良好的抗磨性能、显著的减摩性能和中中等的极压性能。为弄清其抗磨减摩机理，用SEM及XPS表征了磨斑表面，表征结果发现，摩擦学性能的改善是因油酸铅在摩擦副表面形成吸附膜和在摩擦条件下部分吸附膜发生摩擦化学反应产生了铅氧化物膜所致。     

基于纳米氟化镧添加剂的润滑油摩擦学性能

为优化纳米氟化镧的制备方法,探索纳米氟化镧作为润滑油添加剂的摩擦学性能,采用化学沉淀法制备氟化镧(La F3)粒子,使用全方位行星式球磨机球磨后,得到纳米级氟化镧粒子.采用纳米激光粒度仪和X射线衍射仪(XRD)对样品进行表征.使用平平加OS-15(脂肪醇聚氧乙烯醚)作为表面活性剂,把纳米氟化镧粒子添加到基础油中,采用万能摩擦磨损试验机做四球试验,以评价纳米氟化镧粒子在润滑油中的抗磨减摩特性.试验钢球在金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)下观察,分析其抗磨减摩机理.结果表明:当纳米氟化镧的添加量为2.5%时,抗磨减摩效果最佳;纳米氟化镧润滑油与基础油相比,摩擦系数减小了52.7%,磨斑直径减小了29.6%;纳米氟化镧润滑油的磨斑较基础油更规则,犁沟较浅.分析表明,纳米氟化镧在摩擦磨损过程中及时填充到摩擦副表面,易与基体结合生成化学反应膜,有效阻挡了金属基体之间的摩擦磨损,起到良好的抗磨减摩作用.     

ZDDP润滑铜摩擦副表面膜的机制

运用摩擦学实验与表面分析相结合的方法,考察了以二烷基二硫代磷酸锌（ＺＤＤＰ）润滑的铜摩擦副表面膜,分析了表面膜中主要元素的存在状态和ＺＤＤＰ的减摩抗磨作用机制．研究结果表明：ＺＤＤＰ在铜摩擦副表面形成了由有机化合物和无机化合物共存的反应膜,该膜具有良好的减摩抗磨性能,可有效减小摩擦磨损;此外,ＺＤＤＰ还可通过对摩擦副表面的改性,增强其减摩抗磨性能     

Ni-P-多壁碳纳米管复合镀层的制备及自润滑机理

以经过湿式球磨的多壁碳纳米管(MWNTs)为增强相,通过化学镀制备Ni-P-MWNTs复合镀层;对比测试复合镀层和普通Ni-P镀层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,并分析复合镀层的自润滑机理。研究结果表明:湿式球磨有利于改善MWNTs的润滑性和分散性;MWNTs均匀分布于镀层基体中,使复合镀层的维氏硬度提高至1 050;复合镀层的减摩抗磨能力明显比Ni-P镀层的减摩抗磨能力强,在测试条件下,其摩擦因数和磨损率分别为0.08和6.22×10?15 m3/(N.m);在复合镀层对偶钢球的表面形成了以类石墨结构碳为主要成分的转移膜,这层膜阻止了复合镀层与钢球之间的直接接触,使摩擦过程处于良好的自润滑状态,从而降低了摩擦因数,提高了材料的耐磨能力。     

纳米二硫化钨在绿色润滑油中的应用与机理研究

为解决绿色润滑油在高温下易氧化而失去其良好抗磨损性能这一难题,将纳米二硫化钨在超声波作用下经表面改性后应用于绿色润滑油中.通过四球摩擦试验机测定其摩擦学性能,结果表明纳米二硫化钨可以明显提高基础油的减摩性能和极压抗磨性能,并使基础油即使在被高温氧化的情况下仍能保持良好的抗磨损性能;采用PH1550EACA/SAM多功能电子能谱仪及其附带的离子溅射技术对磨斑表面进行俄歇电子能谱分析和深度剖析,结果表明纳米二硫化钨的片层状结构和其在摩擦表面形成的吸附膜及FeS膜能显著降低摩擦副表面间的磨损;最后试制了一种含纳米二硫化钨的全配方绿色发动机油,与国外品牌发动机油进行对比研究后,发现该种发动机油具有比国外品牌发动机油更加优良的抗磨、减摩、极压性能和粘温特性.     

月桂酸修饰微/纳米二氧化钛及摩擦学性能研究

利用月桂酸对金红石型微/纳米Ti O2进行了有机表面改性.粒子采用了红外光谱(IR)、热分析(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)等对表面改性前后的微/纳米Ti O2结构进行了表征.红外光谱、热分析表明月桂酸是以化学键合的方式结合在微/纳米Ti O2表面形成了包覆层.在四球摩擦磨损试验机上考察了产品作为添加剂在石蜡基础油中的抗磨减磨性能.试验结果表明,修饰后的微/纳米粒子具有优良的抗磨、减摩能力,同时分析了减摩机理.     

La2O3掺杂对非晶碳薄膜的表面润湿性及血液相容性的影响

采用射频磁控溅射技术制备非晶碳薄膜和La2O3掺杂的非晶碳薄膜.利用扫描电子显微镜＼光电子能谱等方法对薄膜的结构进行了分析,采用血小板黏附实验评价薄膜的抗凝血性能.结果表明:非晶碳薄膜抗凝血性能的提高与其表面润湿性的变化密切相关,通过掺杂La2O3提高了非晶碳薄膜表面对血液蛋白的选择性吸附,使薄膜的血液相容性得到优化.分析了La2O3对材料血容性能的影响机制.     

基底对类金刚石薄膜摩擦学性能的影响

为了研究不同基底对类金刚石薄膜摩擦磨损性能的影响,采用等离子体增强化学气相沉积方法在高速钢、SiC和304不锈钢基底上成功制备了类金刚石薄膜。采用SEM,TEM,Raman测试手段对膜层的微结构进行了表征:SEM表征结果显示膜层总厚度约为6.5μm,而且层与层之间有明显的界面;TEM表征结果显示沉积的膜层为无定型结构;Raman光谱分析显示沉积的薄膜存在明显的G峰和D峰,可以确定沉积的薄膜为类金刚石薄膜。摩擦测试结果显示,基底对类金刚石薄膜摩擦磨损性能具有显著影响,对于不同基底,钢球对偶上均存在明显的转移膜,高速钢基底的磨痕宽度最小,而且沉积在高速钢基底上的类金刚石薄膜具有最低的磨损率,摩擦系数约为0.1。采用Raman光谱对不同基底磨痕表面微结构进行了分析,认为高速钢基底具有最低磨损率可归因于其磨痕的石墨化程度低。研究可为制备具有优异摩擦磨损性能的类金钢石薄膜提供参考。     

衬底对沉积类金刚石薄膜结构和摩擦学性能的影响

利用直流-射频等离子化学气相沉积技术在玻璃、硅和钢表面沉积得到了薄膜,并用拉曼光谱和原子力对薄膜的结构和形貌进行了表征,用静动摩擦实验机对薄膜的摩擦学性能进行了测试．结果表明：沉积在硅和钢表面的薄膜具有典型类金刚石薄膜的特征,而沉积在玻璃表面的薄膜呈现类聚合物结构的特征,且沉积在玻璃表面的薄膜具有比较粗糙的表面,而沉积在硅表面的薄膜则比较光滑致密．摩擦学实验表明,沉积在硅表面的薄膜具有良好的摩擦学性能．     

MPTS/MPTES复合自组装薄膜的制备及摩擦磨损特性分析

采用分子自组装技术,在单晶硅表面制备3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTS)、3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MPTES)薄膜以及MPTS/MPTES复合自组装薄膜,利用原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱仪（XPS）及接触角测定仪对MPTS/MPTES复合薄膜的结构进行分析,并采用DF PM型动/静摩擦系数精密测定仪评价其摩擦磨损性能.结果表明,与MPTS薄膜和MPTES薄膜相比,MPTS/MPTES复合薄膜具有优异的疏水性和摩擦磨损性能,其原因在于MPTS/MPTES复合薄膜的分子体积较大并具有可移动性和特殊的柔韧性,其基底附近呈现出类似于固体紧密排列的结构并具有一定的刚性和承载能力.     

含氢类金刚石碳膜的拉曼光谱洛伦兹分解

利用射频等离子体增强化学气相沉积(rf PECVD)工艺在不锈钢基底上制备a-C:H膜,利用激光Raman光谱表征所沉积碳膜的微观结构,特别是通过对拉曼谱图进行洛伦兹分解来评价所沉积碳膜的sp3含量,分析了沉积电压和过渡层对a-C:H膜生长过程及膜中sp3含量的影响.结果表明,利用拉曼光谱的洛伦兹分解能够有效分析a-C:H的结构特性,碳膜沉积过程中沉积电压和过渡层对a-C:H膜的生长均具有重要影响.在本实验条件下,以Ti/TiN/TiC为过渡层沉积电压为2500 V时所制备的a-C:H膜中的sp3含量最高.     

316L和316LN不锈钢在高温高盐溶液中钝化膜的性能研究

利用电化学及扫描电子显微镜（SEM）对316L与316LN两种不锈钢在高温高盐环境中的耐蚀性能进行了对比研究,利用Mott-Schottky曲线研究了两种材料的钝化膜半导体特征,借助X射线光电子能谱（XPS）研究了316LN不锈钢的钝化膜结构以及N元素在钝化膜中的分布状态。结果表明：在高温高盐环境中,两种材料形成的钝化膜都为n型半导体;316LN不锈钢形成的钝化膜耐点蚀性能更好,其钝化膜内缺陷浓度更低,N元素会在钝化膜中富集。最后利用点缺陷原理对316LN钝化膜的耐蚀机理进行了研究。     

水溶液中苯酚电化学聚合膜的耐蚀性研究

应用电化学法从苯酚水溶液中制取聚苯酚膜并对其进行了耐蚀性研究。以304不锈钢为电极,Na₂SO₄为电解质,电化学法处理苯酚水溶液,阳极不锈钢表面覆有膜状反应产物,红外分析证实该产物中含有聚苯酚。采用点蚀电位法评判不同反应条件下形成的聚苯酚膜的耐蚀性能,结果表明在0.1mol/L苯酚与0.1mol/L硫酸钠的混合水溶液中、2.4V槽电压、常温、反应1h后形成的聚苯酚膜的耐蚀性能最好。采用扫描电镜分析不同反应时间下形成的聚苯酚膜,结果表明聚苯酚膜以层状方式生长,形成的片层叠加结构有利于提高聚苯酚膜的耐蚀性。     

nc-Si:H薄膜的微结构特征与光学特性

利用射频等离子体增强型化学气相沉积(RF-PECVD)工艺,以SiH4和H2作为反应气体源,在玻璃和石英衬底上制备了氢化纳米晶硅(nc-Si:H)薄膜.采用Raman散射谱、原子力显微镜(AFM)、透射光谱方法对在不同衬底温度与不同H2稀释比条件下沉积生长薄膜的微结构和光学特性进行了实验研究.结果表明,nc-Si:H薄膜的晶粒尺寸为2.6～7.0nm和晶化率为45%～48%.在一定反应压强、衬底温度和射频功率下,随着H2稀释比的增加,薄膜的沉积速率降低,但晶化率和晶粒尺寸均有所增加,相应光学吸收系数增大.而在一定反应压强、射频功率和H2稀释比下,随着衬底温度的增加,沉积速率增加,薄膜晶化率提高.     

3-巯丙基三甲氧基硅烷自组装膜的制备及其摩擦学性能

采用分子自组装技术在羟基化的玻璃基片表面制备了3-巯丙基三甲氧基硅烷单层膜(MPTS-SAM),运用原子力显微镜(AFM)观察了薄膜的表面形貌,使用X射线光电子能谱仪(XPS)分析了薄膜表面典型元素的化学状态,并运用静-动摩擦系数测定仪评价了薄膜的摩擦磨损性能.研究结果表明:在组装初期,硅烷水解产物主要是与基体表面的羟基发生聚合反应,表面出现岛状物;随着组装时间的增加,基体表面的有机硅烷分子之间发生聚合反应,当组装90min后,可以在基体表面形成完整的自组装薄膜.当组装MPTE-SAM后,基片表面的摩擦系数由无膜时的0.85降到了0.19,说明MPTE-SAM可以降低基片的摩擦系数,并且在较低载荷下具有较好的耐磨性能.     

溶剂对导电聚吡咯防腐蚀性能的影响

采用循环伏安法分别在含吡咯+NaClO4的乙腈中和水中,在不锈钢表面制备了聚吡咯(PPy)膜.用扫描电子显微镜观察了PPy膜的表面形貌,用四探针法测量了PPy膜的电导率,用动电位极化曲线和电化学阻抗谱研究了在1mol/L H2SO4中PPy膜对不锈钢的防腐蚀性能.结果表明,在两种溶剂中制备的PPy膜都由球状粒子组成,但在水中制备的PPy膜结节较多.在乙腈中制备的PPy的电导率和对不锈钢的防护性能都显著高于在水中制备的PPy.由于乙腈的给电子性较水的小,与吡咯聚合中间体的作用小,链反应较难终止,使得PPy聚合链共轭度长,膜的缺陷少,电导率大,防腐性能好.     

Investigation of the deterioration of passive films in H2S-containing solutions

The effect of H2S on the corrosion behavior of 316L stainless steel was investigated using electrochemical methods by changing the gas condition from CO2 to H2S and then back to CO2. The presence of H2S showed an acceleration effect on the corrosion of 316L stain-less steel in comparison with CO2. The acceleration effect remained even after the complete removal of H2S by CO2, indicating that the pas-sive film was irreversibly damaged. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis indicated that the passive film was composed of Cr2O3, Fe2O3, and FeS2 after being immersed in H2S-containing solutions. The semiconducting property of the passive film was then investigated by using the Mott–Schottky approach. The presence of sulfides resulted in higher acceptor and donor densities and thus was responsible for the deterioration of passive films.     

镁合金表面制备硅掺杂类金刚石膜的性能研究

将无铬化学转化新工艺与射频等离子化学气相沉积（PECVD）技术相结合,先在镁合金表面生成一层多孔结构、附着力高的化学转化膜作为过渡层,再采用PECVD技术低温沉积一层硅掺杂类金刚石（Si-DLC）薄膜复合涂层。扫描电子显微镜和拉曼光谱图分析证实,获得的薄膜由sp2和sp3键杂化的碳硅氢化合物呈层状堆积而成,薄膜均匀、平整致密;制备的薄膜为典型的类金刚石结构。原子力显微镜直观地观察到,掺杂硅的类金刚石薄膜比未掺杂的平整致密。当硅含量达到20%时,得到的DLC薄膜最为平整致密,无铬化学转化膜层均被含硅的DLC薄膜覆盖。性能测试实验表明,将化学转化膜作为中间过渡层并采用PECVD沉积含硅的DLC薄膜明显提高了镁合金基体与其的结合强度,同时也大幅度提高了镁合金的耐磨、耐高温和耐蚀性。