不同成分CrMoN涂层对模具钢表面性能的影响

采用非平衡磁控溅射方法在H13钢和SDC99钢表面制备不同Mo含量的CrMoN涂层,采用HX-1000型显微硬度计、V-LUX1000型原位纳米力学测试系统测定涂层的显微硬度和纳米硬度,并通过划痕和摩擦磨损试验考察了涂层与基体的结合强度及其摩擦磨损性能。结果表明,不同Mo含量的CrMoN涂层均能明显地提高基体的承载能力和耐磨性能,其中Mo含量为20.72at%的涂层承载能力、同基体的结合力以及耐磨损性均最好,基体硬度更高的SDC99钢表面涂层性能比H13钢的更好。

活塞环表面CrMoN复合薄膜的结构及摩擦学性能研究

为延长活塞环的使用寿命,改善活塞环与缸套的摩擦磨损状况,采用闭合场非平衡磁控溅射技术在活塞环表面制备了不同Mo含量的CrMoN复合薄膜,比较研究了电镀Cr活塞环和CrMoN复合薄膜活塞环的纳米硬度和摩擦学性能。采用XRD、SEM-EDS、纳米硬度仪、SRV摩擦磨损试验机,分析了CrMoN复合薄膜的化学成分、相结构、表面形貌、纳米硬度和摩擦学性能。研究结果表明:随着Mo含量的增加,薄膜的晶体生长择优取向由(220)面转为(200)面,晶体结构从以CrN为主的NaCl型面心立方fcc到CrN、MoN混合型fcc,最终转变为以MoN为主的NaCl型fcc。CrMoN复合薄膜表面组织致密,硬度较Cr电镀层有大幅提高。不同Mo含量复合薄膜活塞环的抗摩擦磨损性能较电镀Cr活塞环均有不同程度的提高。

磁控溅射制备CrN和CrMoN涂层的微观结构和性能研究

采用闭合场非平衡磁控溅射离子镀(CFUMSIP)技术在M2工具钢和Si片表面沉积CrN和CrMoN梯度涂层,利用SEM、EDS、XRD、纳米压痕仪和摩擦磨损试验仪研究了薄膜组织、成分、相结构、硬度和摩擦磨损性能。结果表明,CrMoN涂层和CrN涂层呈现出fcc结构,CrMoN涂层的表面比CrN涂层更为紧凑致密。CrMoN涂层的纳米硬度和弹性模量高于CrN涂层,CrMoN涂层的摩擦系数和磨损率均小于CrN涂层。

Mo含量对Cr12MoV钢表面CrMoN涂层磨损性能的影响

采用非平衡闭合场磁控溅射方法在Cr12MoV冷作模具钢表面制备不同Mo含量的CrMoN涂层,通过XRD、SEM、显微硬度和磨损试验分析涂层的相结构、表面性能和耐磨性。实验结果表明,CrMoN涂层均呈面心立方结构,无明显的柱状晶,其厚度随Mo含量的增加而增厚。CrMoN涂层显著提高了Cr12MoV钢的表面硬度和耐磨性,尤其是中等Mo含量(20.72%Mo)的涂层。经18h冲击磨损后,该涂层的磨损速率(5.3×10-5mm3/h)明显低于未表面处理试样(1.0×10-3mm3/h),微区逐层剥落的疲劳磨损为主要磨损机制。然而,低Mo含量涂层磨损速率略高于未表面处理试样,磨损机制从疲劳磨损转变为三体磨粒磨损。

304不锈钢表面预处理对沉积CrMoN涂层性能的影响

使用砂纸将对304不锈钢基体依次打磨至1200^(#)(1^(#)工艺)、2000^(#)(2^(#)工艺),以及打磨磨至2000^(#)并经粒度0.5μm金刚石抛光膏抛光(3^(#)工艺)后,在其表面沉积CrMoN涂层,研究了涂层的物相组成、表面与截面形貌、硬度、表面疏水性、耐腐蚀性能和导电性。结果表明:1^(#)工艺预处理基体表面沉积涂层的表面粗糙度最大,2^(#)工艺预处理后的次之,3^(#)工艺预处理后的最小;涂层均由CrN,Cr_(2)N,Mo_(2)N等物相组成;随着基体表面粗糙度的降低,涂层的显微硬度、自腐蚀电位和水接触角增大,自腐蚀电流密度、极化后的界面接触电阻降低;2^(#)工艺预处理基体表面沉积CrMoN涂层的综合性能优异,与3^(#)工艺预处理的接近。

不同偏压对沉积CrMoN涂层耐磨性能的影响

采用非平衡闭合场磁控溅射技术,在冷作模具钢Cr12MoV表面制备不同偏压CrMoN涂层。通过XRD、SEM、显微硬度和磨损试验分析等方法考察涂层的相结构、力学性能与耐磨性。实验结果表明:呈面心立方结构的CrMoN涂层不同程度地强化了基体表面(HV_(0.25N)1 000～1 800),摩擦系数降低至0.3～0.35,经18 h磨损试验后,60、75 V偏压沉积的涂层的磨损体积(2.01×10 ^(-3)mm^3)约为未处理试样磨损体积(10.01×10^(-3)mm^3)的1/5。涂层磨损机理主要为"微犁沟"的磨粒磨损。

CrMoN复合薄膜耐腐蚀性能研究

采用磁控溅射法在304不锈钢衬底上制备CrMoN复合薄膜,通过调控Mo靶溅射功率来改变复合膜中Mo元素含量。分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电化学工作站对薄膜的晶体结构、表面形貌、元素掺杂量及薄膜耐腐蚀性能进行了表征。结果表明CrMoN薄膜呈现面心立方结构,Mo靶功为20 W时,薄膜表面最为致密,Mo靶功率升高到40 W时表面呈现出三棱锥状,继续升高到60 W和80 W,薄膜表面形貌为花椰菜结构,并且出现微裂纹。Mo靶功率为20 W时,薄膜在NaCl溶液中腐蚀的开路电位为0.14 V,腐蚀电位为0.128 V,腐蚀电流密度为-4.881×10^(-10)A/cm^(2)。结果表明Mo靶功率为20W时薄膜具有最佳的耐腐蚀性。

不同Mo含量对CrMoN薄膜耐腐蚀性能的影响

目的研究Mo含量对CrN薄膜硬度、结合力和耐腐蚀性能的影响。方法用多弧离子镀技术,在4Cr13钢表面沉积CrN,并掺杂不同量的Mo原子。通过显微硬度计、附着力划痕仪、电化学测量仪和能谱仪分别检测薄膜的硬度、结合力、电化学腐蚀性能和薄膜的元素含量。结果当Mo的原子数分数为0.15%、4.23%、5.15%、7.09%、14.26%、21.12%、31.08%时,硬度值分别为2141.1HV、2416.0HV、2416.0HV、2962.3HV、2580.4HV、2710.5HV、2441.8HV,结合力分别为45、47、52、57、38、37、34N;在3.5%NaCl溶液中,它们的相对腐蚀速率分别是Mo(5.15%)的6.53、4.12、1、2.22、8.72、.2.42、2.44倍;在1mol/LNaOH溶液中,它们的相对腐蚀速率分别是Mo(14.26%)的6.74、5.29、1.49、2.82、2.57、1、7.25倍;在1mol/LH2SO4溶液中,它们的相对腐蚀速率分别是Mo(14.26%)的9.20、4.10、10.31、9.25、1、3.29、7.46倍。结论当Mo的原子数分数为7.09%时,结合力最大为57N,显微硬度达到最大值,为2962.3HV;当Mo的原子数分数为14.26%时,在H_2SO_4溶液和NaOH溶液中的耐蚀性能最好;当Mo的原子数分数为5.15%时,在NaCl溶液中的耐蚀性能最好。复合薄膜腐蚀机理主要是局部腐蚀中的小孔腐蚀,另外也会发生缝隙腐蚀和电偶腐蚀。

掺杂不同Mo含量对CrMoN薄膜摩擦磨损性能影响

采用多弧离子镀技术,在4Cr13钢表面沉积CrN,并掺杂不同的Mo含量,形成CrMoN复合薄膜。研究不同Mo含量对CrMoN薄膜摩擦磨损性能的影响。通过扫描电镜、X射线衍射、显微硬度计、高速往复摩擦磨损试验机对CrMoN薄膜的成分、相结构和硬度、摩擦磨损特性及形貌进行了研究。实验结果表明:CrMoN复合薄膜形成了以NaCl型面心立方CrN结构为基础的(Cr,Mo)N结构;当Mo含量达到31.08%时,在(311)、(111)方向上出现Mo2N的衍射峰,此时薄膜出现了CrN、(Cr,Mo)N和Mo_2N相结构并存的情况;随着Mo含量的增加,薄膜的硬度先增加后减小;当Mo的含量为7.09%时,复合薄膜的硬度值最大,为2962.3HV;薄膜的磨损机理开始为粘着磨损,之后出现磨屑并破碎,出现磨粒磨损,此后磨损过程在是在粘着磨损和磨粒磨损共同作用下的结果;当Mo的含量为7.09%的CrMoN时,其摩擦系数最低约为0.4,最小磨损量为0.0223mm3。Mo含量分别为0.15%,4.23%,5.15%,14.26%,21.12%,31.08%时的CrMoN,其磨损量分别是Mo含量7.09%的CrMoN磨损量的22.12,17.83,12.88,1.44,3.43,1.22倍。

刀具表面沉积的CrMoN渗/镀复合涂层的微观结构和力学性能

采用闭合场非平衡磁控溅射离子镀(CFUMSIP)技术和离子渗氮技术在M2工具钢表面沉积CrMoN渗/镀复合涂层。利用SEM、EDS、XRD、纳米压痕仪、划痕仪和销盘摩擦磨损试验仪研究了该涂层的组织、成分、相结构、硬度、膜/基结合强度和摩擦磨损性能。结果表明,该涂层的表面和截面致密,涂层呈柱状晶生长,为fcc结构,同时图谱中出现了γ-Fe_4N和α-Fe的衍射峰。CrMoN渗/镀复合涂层的膜/基结合强度和摩擦磨损性能明显优于单一制备的CrMoN涂层。

Syntheses and Tribological Property of CrMoN/MoS2 Multilayer Films on Piston Rings of Heavy Vehicle Engine

In order to prolong the service life of piston rings of heavy vehicle engine and decrease the friction and wear of piston rings and cylinder liner,CrMoN/MoS_2 multilayer films were deposited on the surface of rings by magnetron sputtering and low temperature ion sulfuration.FESEM equipped with EDX was adopted to analyze the compositions and morphologies of surface,cross-section,and wear scars of the multilayer films.The nano-hardness and Young＇s modulus of the films were measured by a nano tester.Tribologicalproperties of the films were tested by an SRV~174;4 wear tester.The experimentalresults indicate that the structures of the multilayer films are dense and compact.The films possess nano hardness value of approximately 26.7 GPa and superior ability of plastic deformation resistance.The multilayer films can activate solid lubricating,and possess an excellent antifriction and wear resistance under the conditions of heavy load,high frequency,high temperature,and dynamic load.

Mo含量对CrMoN/MoS_2复合涂层的组织结构及力学性能的影响（英文）

通过对不同Mo含量的CrMoN复合涂层进行低温离子渗硫处理获得CrMoN/MoS2复合涂层,并对其组织结构及力学性能进行研究。扫描电镜分析显示出CrMoN复合涂层表面形貌比较致密,晶粒较大,而经过渗硫处理后的CrMoN/MoS2复合涂层呈现了疏松的颗粒状的形貌。由于渗硫过程是非反应成核扩散过程,期间没有发生择优生长,故晶粒尺寸受到抑制。对渗硫过程中可能发生的反应进行热力学计算,推断复合涂层中的Mo单质和MoNx均可与S元素发生反应生成MoS2,通过对CrMoN/MoS2复合涂层表面元素的化合价态进行分析,可知MoS2主要来源于MoNx与S发生的置换反应。纳米硬度测试结果表明,渗硫处理后的CrMoN复合涂层的纳米硬度和弹性模量都得到提高,力学性能得到提升。

Mo含量对CrMoN复合涂层的组织结构和性能的影响

采用直流反应磁控溅射技术在M2高速钢基片上制备了不同Mo含量的Cr Mo N复合涂层,研究了Mo含量的变化对Cr Mo N复合涂层成分、相结构、化学价态、截面形貌、显微硬度和摩擦性能等的影响.结果表明,随着Mo含量的增加,Cr Mo N复合涂层的相结构先转变为以fcc-Cr N相为基础的(Cr,Mo)N置换式固溶体,后转变为以fcc-g-Mo2N相为主的混合相,当Mo含量为69.3%(原子分数)时,伴有少量的bcc-Mo相生成;Cr Mo N复合涂层的显微硬度先增加后降低,在Mo含量为45.4%时具有最高值;当Mo含量大于45.4%时,在与对磨副摩擦过程中会生成大量的Mo O3相,降低了摩擦系数和磨损率.

Tribological behavior of magnetron sputtering CrMoN/MoS_2 composite coatings

CrMoN composite coatings were deposited on the surface of the stainless steel by magnetron sputtering, then were treated by low temperature ion sulfuration. FESEM equipped with EDX was adopted to analyze the morphologies and compositions of the surface, cross-section and worn scar of the sulfuration layer. The valence states of the film surface were detected by XPS. The nano-hardness and nano-modulus of the layer were measured by a nano tester. The results of the friction and wear show that the CrMoN/MoS2 composite coating is a kind of ideal solid lubrication layer and possess an excellent antifriction and wear-resistance.

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。

Cr基涂层对H13钢耐磨性及热疲劳性能的影响

采用非平衡磁控溅射技术,在高淬火高回火H13钢及再加氮化的H13钢表面沉积CrN及CrMoN涂层,分析和测试涂层的微观结构和形貌、纳米硬度和弹性模量、摩擦学性能,以及涂层对两种基体热疲劳性能的影响。结果表明,CrN和CrMoN涂层均匀致密,呈FCC结构,有效地强化了H13钢表面。与CrN涂层相比,CrMoN涂层有着更高的纳米硬度(21.73GPa)、弹性模量(268.34 Ga)以及更低的摩擦系数(0.37),从而更有效地改善了H13钢的摩擦学性能。此外,CrMoN涂层大大改善了H13钢抗热疲劳性能,经1 000次热疲劳实验,表面无明显的宏观裂纹,损伤因子近似为零。其次,CrN涂层也显示了较低的表面损伤因子(0.009),裂纹数量明显减少。然而,CrMoN和CrN涂层难以缓解氮化H13钢表面粗大的网状裂纹,表面损伤因子(0.032,0.104)明显高于H13钢(0.012)。

磁控溅射工艺对CrN基复合涂层微观结构及摩擦学性能的影响

采用闭合场非平衡磁控溅射技术在不锈钢基体上制备了不同质量分数Mo的CrMoN复合涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDX)和光电子能谱仪(XPS),系统分析了CrMoN复合涂层的相结构、表面形貌、成分、原子化合价价态等,结果表明:添加Mo后,CrMoN涂层的择优取向由CrN涂层的(220)转变为(200),CrMoN涂层中的Mo原子取代了CrN晶格中的Cr原子,形成(Cr,Mo)N置换固溶体。采用Nano Test600硬度测试仪测定了CrMoN复合涂层的纳米硬度,结果表明:由于CrN相和MoN两种硬相的协同作用,使得CrMoN复合涂层的纳米硬度值增大。采用多功能摩擦磨损试验机测定了CrN涂层及CrMoN复合涂层的摩擦因数,结果表明:CrMoN复合涂层的摩擦因数低于CrN涂层,磨损过程中由于摩擦热反应生成大量MoO3,使得复合膜的摩擦因数降低,起到了一定的润滑效果,降低了磨损量。

CrN薄膜掺杂Mo元素改性研究

利用多弧离子镀技术,在4Cr13不锈钢表面制备CrN薄膜,并掺杂不同含量的Mo原子,制备CrMoN复合薄膜。用XRD、附着力划痕仪、显微硬度计和电化学测量仪分别检测复合薄膜的相结构、结合力、硬度以及在3.5%NaCl溶液、1 mol·L^(-1) NaOH溶液和1 mol·L^(-1) H_2SO_4溶液中的电化学腐蚀性能。结果表明;CrMoN复合薄膜形成了以NaCl型面心立方CrN结构为基础的(Cr,Mo)N结构;当Mo含量达到31.08%(原子分数)时,在(311)、(111)方向上出现Mo_2N的衍射峰,此时薄膜出现了CrN、(Cr,Mo)N和Mo_2N相结构并存的情况。当Mo的原子分数为7.09%时,结合力最大为57 N,显微硬度(HV)达到最大值29623 MPa;当Mo含量为14.26%时,在H_2SO_4溶液和NaOH溶液中耐蚀性能最好;当Mo含量为5.15%时,在NaCl溶液中耐蚀性能最好。复合薄膜腐蚀机理主要是局部腐蚀中的小孔腐蚀,缝隙腐蚀和电偶腐蚀也会发生。