基体负偏压对CrAlN涂层组织和性能的影响

采用真空多弧离子镀技术,使用Cr30Al70(原子分数)复合靶,在不同的基体负偏压下,在不锈钢基体上制备了一系列CrAlN涂层;采用能谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、粗糙度仪、显微硬度仪、摩擦磨损试验机和划痕仪等系统分析了涂层的成分、表面形貌、相结构、粗糙度、显微硬度、摩擦磨损性能和界面结合性能。结果表明:随着负偏压的增大,涂层中x(Cr)/x(Cr+Al)的比值先增大后减小,当负偏压为150V时,该值达到最大,并与靶材成分接近;基体负偏压为200V时,涂层的表面粗糙度最大,涂层结晶度、硬度最佳,晶体相为固溶铬的面心立方AlN;涂层的摩擦磨损性能不仅与涂层的表面粗糙度相关,还与涂层非晶相中铝元素的含量以及涂层的内应力大小密切相关;界面过渡层制备工艺相同时,基体偏压对涂层和基体之间的界面结合性能影响较小。     

不同基体CrN/CrCN多层涂层海水环境摩擦学性能研究*

为研究不同基体材料对CrN/CrCN多层涂层在海水环境下摩擦学性能的影响,采用多弧离子镀技术在H65铜合金、TC4钛合金和316L不锈钢基体上沉积CrN和CrN/CrCN多层复合涂层,通过XRD、SEM等技术对涂层的结构进行表征,通过结合力、硬度测试和摩擦磨损试验分析涂层在大气环境和海水环境下的力学性能和摩擦学性能。结果表明:CrN/CrCN多层涂层的内应力相对于CrN明显减小,且硬度相对CrN涂层较高;TC4钛合金为基体的涂层结合力较好且涂层硬度较高;在海水环境下涂层的摩擦因数相对于大气环境都有较大幅度下降,其中,以TC4钛合金和316L不锈钢为基体的涂层摩擦因数较小;以H65铜合金为基体的2种涂层在海水中的磨损率高于大气中,而以TC4合金、316L不锈钢为基体的CrN/CrCN多层涂层在海水环境下的磨损率低于大气环境;TC4钛合金为基体的CrN/CrCN多层涂层在海水环境下具有最低的磨损率,表明TC4钛合金更适合作为海水环境下CrN/CrCN多层涂层耐磨的基体材料。     

沉积温度对CrN涂层干摩擦及大豆油润滑下摩擦学性能的影响

为探究沉积温度对CrN涂层摩擦学性能的影响,同时寻找适合CrN涂层润滑的绿色润滑剂,采用磁控溅射技术在不同温度下制备CrN涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、AFM原子力显微镜、划痕仪、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机评价涂层的微观结构、力学性能,以及在干摩擦及大豆油润滑条件下的摩擦磨损性能。结果表明：在250 ℃下沉积的CrN涂层具有最致密的晶状结构,且力学性能最优。摩擦试验结果显示,在干摩擦和大豆油润滑下250 ℃下沉积的CrN涂层表现出最优的摩擦学特性。XPS分析表明,由于摩擦的存在,大豆油会在涂层表面发生摩擦化学反应并生成一层化学吸附膜,从而能有效减轻涂层的摩擦和磨损。250 ℃下沉积的CrN涂层具有最优的力学及摩擦学性能,且大豆油极为适合CrN涂层的润滑。     

CrN活塞环涂层的摩擦学性能

以PVD方法在不锈钢渗氮活塞环基体上沉积了厚约30μm的CrN涂层。采用2种GF-3等级的全配方发动机油作为润滑剂，在SRV试验机上，对比了具有／没有CrN涂层的不锈钢渗氮活塞环的摩擦学性能。试验结果表明，CrN涂层能使摩擦因数数较快的稳定且数值较低，同时活塞环及其对磨缸套的磨损量也大大降低，对磨缸套的磨损量减少了80％以上。SEM分析结果表明，由于CrN涂层具有较高的硬度和较低的表面粗糙度，可以降低磨粒磨损，且能使对磨的缸套试样较快地与之适配，从而促进了摩擦反应膜的形成和扩展，是摩擦因数和磨损量降低的主要原因。     

直流偏压对CrN薄膜结构和性能的影响

采用电弧离子镀技术在高速钢表面制备CrN薄膜,研究直流偏压对CrN薄膜结构和性能的影响.利用冷场发射扫描电镜和X射线衍射仪对薄膜的表面形貌和微观结构进行分析,利用球坑仪、显微硬度计以及多功能材料表面性能试验仪等,对薄膜的厚度、硬度以及结合力进行研究.结果表明,在不同直流偏压下,薄膜均由CrN相组成.当直流偏压从-60 ...     

负偏压对DLC薄膜结构和摩擦学性能的影响

采用离子束溅射沉积镀膜法制备了DLC薄膜,研究了偏压对薄膜性能的影响。通过原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱对DLC薄膜的表面形貌以及内部结构进行了分析表征。并用UTM-2摩擦磨损仪对其摩擦学性能进行了测试。结果表明,利用离子束溅射沉积制备的DLC薄膜具有良好的减摩抗磨性能。随着偏压的增加薄膜的摩擦因数先减小后增加,在-150 V偏压时,薄膜的摩擦学性能最好。     

脉冲偏压对PECVD制备DLC薄膜的结构及性能的影响

在不锈钢基材表面利用等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)改变脉冲偏压制备不同结构类金刚石薄膜(DLC)。分别采用表面轮廓仪、扫描电镜、拉曼光谱及电子探针分析薄膜的表面粗糙度、断面形貌、薄膜结构及成分,采用纳米压痕仪及划痕仪测试薄膜的纳米硬度、弹性模量和膜基结合力,采用球盘摩擦试验机测试薄膜在大气环境中的摩擦学性能。结果表明:脉冲偏压显著影响PECVD制备的DLC薄膜的表面粗糙度、微观形貌、膜基结合力、纳米硬度及摩擦学性能;随偏压的增大,DLC薄膜的表面粗糙度,摩擦因数及磨损量都先减小后增大,而膜基结合力则先增大后减小。其中2.0 k V偏压制备的DLC薄膜具有最强的膜基结合力,而1.6 k V偏压制备的DLC薄膜具有最低的表面粗糙度、最高的硬度和最优的减摩耐磨性能。     

CrN和CrN/Ag涂层的真空高温摩擦磨损性能*

为改善涂层在真空、高温等苛刻条件下的摩擦学性能,利用中频直流磁控溅射技术在硅片和316L不锈钢上沉积了CrN和CrN/Ag涂层,利用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪对涂层的成分及相结构进行了表征,通过划痕测试仪、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机测试了涂层的力学及摩擦学性能。结果表明：添加Ag元素以后,CrN/Ag涂层硬度及承载能力有所减小,但结合强度增加;真空高温环境下CrN与CrN/Ag涂层摩擦因数随温度升高呈下降趋势,其中CrN涂层通过软化镀层减小剪切强度和阻力,从而减小摩擦因数,CrN/Ag涂层主要通过高温产生的热驱动力诱导表面Ag润滑膜的形成来减小摩擦因数;CrN涂层依靠自身剪切特性参与摩擦,而CrN/Ag涂层在真空高温下具有自润滑和持续润滑性能,作为自润滑零部件具有潜在的应用价值。     

等离子喷涂Ni基涂层摩擦学性能研究

为研究和改善Ni基涂层的摩擦学性能,利用大气等离子喷涂法在316不锈钢基体上制备NiCrBSi涂层、质量分数30%WC掺杂的NiCrBSi-30%WC涂层以及质量分数30%WC和15%Mo共同掺杂的NiCrBSi-30%WC-15%Mo涂层,研究涂层的物相结构、组织形貌、显微硬度以及大气环境下涂层与GGr15球对磨时的滑动摩擦磨损性能,并分析涂层的磨损机制。结果表明:WC掺杂、WC和Mo的共同掺杂提高了NiCrBSi涂层的显微硬度;NiCrBSi-30%WC涂层摩擦因数最大,达到0.502 0,NiCrBSi-30%WC-15%Mo涂层次之,NiCrBSi涂层最小,为0.393 8;涂层NiCrBSi-30%WC-15%Mo耐磨性最佳,较NiCrBSi涂层提升25%,NiCrBSi-30%WC次之,而NiCrBSi涂层磨损最为严重。在摩擦过程中,3种涂层上都产生了Fe转移膜,其中NiCrBSi涂层磨损机制主要为磨粒磨损和疲劳剥落,NiCrBSi-30%WC、NiCrBSi-30%WC-15%Mo涂层的磨损机制主要以疲劳剥落为主。     

基体偏压对真空脉冲过滤弧沉积TiN涂层表面粗糙度的影响

采用离子束辅助真空脉冲过滤弧沉积技术,在硬质合金基体上制备了TiN涂层。对涂层的物理性能和机械性能进行了分析,利用XRD、SEM分别对不同基体偏压下沉积涂层的相组成和表面形貌进行了分析与观察,利用光学轮廓仪对涂层表面轮廓和表面粗糙度进行了测量,分析了基体偏压对TiN涂层表面粗糙度的影响。     

工作温度对压力喷涂二硫化钼涂层摩擦学性能的影响

采用压力喷涂方法在 SUS316不锈钢基材上制备二硫化钼（MoS2）涂层,并在往复滑动球－平面配副下测试工作温度对其摩擦学性能的影响。实验结果表明：工作温度对 MoS2涂层的摩擦学性能有极大的影响,在100～300℃之间,涂层呈现出较好的减摩性,而在100～200℃之间耐磨性最好,300℃时涂层寿命急剧降低。综合考虑,压力喷涂 MoS2涂层最适合的工作温度范围为100～200℃。     

CeO_2对镍基TiC陶瓷涂层微观组织和摩擦学性能的影响

采用W150SA YAG激光焊接机45#钢基材表面熔覆含CeO2的镍基TiC陶瓷涂层,研究添加不同含量CeO2对涂层的微观组织和摩擦学性能的影响.研究结果表明:添加适量CeO2对涂层的微观组织、显微硬度、涂层与基材结合区,以及涂层的摩擦学性具有改善作用;CeO2能减弱熔池中TiC陶瓷相的生长方向性,避免相邻的TiC颗粒桥接生长,细化和球化TiC颗粒,并使之且分布均匀;CeO2能促使TiC硬质相弥散分布,涂层组织趋向均匀化,并减少杂质和气体的不良影响,提高涂层的组织性能;CeO2能促进涂层与基材之间形成合理的成分梯度,得到良好的结合区;CeO2能促进摩擦过程中涂层表面氧化膜的形成并提高氧化膜的热稳定性,减少涂层的大片层状剥落,降低涂层的黏着磨损和磨粒磨损.     

XBW—1型耐磨涂层摩擦学性能研究

本文对笔者发明的ＸＢＷ－１型耐磨涂层进行了摩擦学试验，实际应用和机理分析。试验研究和实际用均证明，该涂层为防止或修复相对滑动表面的磨损提供一种较理想的减摩耐磨材料。     

磷酸锰转化涂层和硫化亚铁涂层的摩擦学性能对比

为了在重载蜗杆传动中以钢蜗轮替代青铜蜗轮,在20Cr钢表面分别制备了超微细磷酸锰转化涂层和硫化亚铁涂层,在摩擦磨损试验机上对两种涂层的摩擦学性能进行了对比;用SEM和EDX分析了涂层表面、磨损面的形貌与成分,采用XRD分析了涂层的相结构。结果表明:在载荷低于300 N时,两种涂层均具有良好的减摩耐磨性能;当载荷大于500 N时,硫化亚铁涂层的减摩耐磨效果不明显,而超微细磷酸锰转化涂层具有持续的减摩耐磨特性。     

硼氮化蓖麻油对菜籽油和矿物基础油摩擦学性能的影响

通过化学改性的方法在蓖麻油分子中引入硼、氮元素,合成出一种新型绿色润滑油添加剂硼氮化蓖麻油(简称BNC);采用四球摩擦磨损试验机考察BNC对菜籽油和400SN矿物基础油摩擦学性能的影响,运用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)分析试球磨痕的表面形貌及磨斑表面的化学元素。结果表明:BNC对菜籽油基础油的抗磨减摩性能和极压性能明显优于400SN基础油,这可能是由于BNC分子极性较大,在菜籽油基础油中感受性较好。BNC能在一定程度上提高基础油的承载能力、极压能力和抗磨减摩能力,这可能是由于长链蓖麻油分子的载体作用、硼的缺电子性、氮的高反应活性在摩擦副表面形成复杂的化学反应膜后具有良好的抗磨减摩性能。EDS分析表明,BNC中的B、N功能元素在摩擦副表面有较多的沉积,说明添加剂中的B元素、N元素均参与了摩擦化学反应。     

TiN涂层中的择尤取向及其对涂层性能的影响

对TiN多弧离子镀层的质量和性能进行了试验与分析。结果表明,涂层择尤取向对其质量和性能有影响,具有强烈TiN(111)择优取向的涂层表面光亮、硬度高、耐磨性好,与基体有较高的结合强度     

偏压频率对类金刚石膜制备质量的影响研究

利用多弧离子镀技术制备类金刚石膜,研究不同偏压频率对类金刚石膜组成和性能的影响.采用扫描电镜、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱(XPS)和纳米压痕仪对类金刚石膜进行分析,结果表明:偏压频率对类金刚石沉积的膜厚没有影响,但沉积粒子团簇尺寸随着偏压频率的增大而减小;当偏压频率为3kHz时,沉积粒子团聚严重且颗粒较大,表面质量较...     

金属复合CrN涂层的磨损性能及应用研究

为取代M2高速钢,降低空调压缩机叶片生产成本,在GCr15基体上分别沉积CrMoN和CrAlTiN涂层,采用XRD分析涂层的相组成,在MM-200试验机上对其进行摩擦磨损实验,用三维超景深显微镜测量其磨痕面积;并用SEM观察磨损后的磨痕形貌。结果表明:制备的CrAlTiN和CrMoN涂层都能在一定程度上提高基体GCr15的耐磨性能,其中CrMoN涂层是以单一的CrN面心立方结构存在,Mo起到置换固溶强化的作用,因此耐磨效果更明显;通过合理控制涂层厚度和提高膜基结合力,GCr15+CrMoN涂层很有希望能取代传统的空调压缩机叶片材料M2高速钢。     

多层涂层的摩擦学研究进展

多层涂层与单一涂层相比具有优异的力学性能：低的内应力、高附着力、适当的硬度刚度比、低的摩擦及磨损。简要综述了多层涂层在摩擦学领域内新的研究进展，概括了目前多层涂层的制备方法及结构设计，并对今后的发展趋势作了探讨。