界面调控对类金刚石碳基薄膜/铜摩擦副摩擦学行为的影响

无氢DLC/金属铜摩擦副体系摩擦系数高且不易调控,调整DLC/金属铜摩擦界面从而降低其摩擦系数是亟待解决的问题.本研究中通过制备含氢与无氢类金刚石碳基薄膜,采用试验分析与模拟计算结合的方法研究了不同氢含量碳基薄膜与铜配副的摩擦学特性并讨论了氢原子在摩擦界面对改善摩擦学性能所起的作用.结果表明:摩擦界面的结构特性对于类金刚石碳基薄膜/铜配副体系摩擦学性能有非常重要的影响,氢原子可以通过减小摩擦副之间的黏着从而起到调节摩擦界面的作用.通过向DLC中掺杂氢等钝化元素可有效调控界面处的相互作用从而调控体系摩擦学性能.本研究方法为降低DLC/铜摩擦副体系摩擦系数提供参考.

SUS304不锈钢管内壁类金刚石碳基薄膜的制备及其腐蚀、摩擦学性能

金属管内壁常规等离子体化学气相沉积类金刚石碳基(DLC)薄膜的耐腐蚀性能及摩擦学性能差,以空心阴极法等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术在SUS304不锈钢管内壁制备了DLC薄膜。采用现代表面分析技术,评价了DLC薄膜的微观结构、力学性能、耐腐蚀性能和摩擦学性能。结果表明:采用空心阴极PEVCD法制备DLC薄膜,沉积速率高达14μm/h,膜厚为11～14μm,硬度为13～15 GPa; DLC薄膜的腐蚀电流密度比SUS304不锈钢管内壁低3个数量级,且随调制周期数增加呈降低趋势; 720 h盐雾腐蚀DLC薄膜表面未出现蚀坑,SUS304不锈钢管内壁则出现了锈斑; DLC薄膜在空气、去离子水及PAO润滑油中的摩擦系数和磨损率均大幅低于SUS304不锈钢管内壁;采用空心阴极PECVD法在SUS304不锈钢管内壁制备的DLC薄膜具有优异的耐腐蚀性能和摩擦学性能。

粗糙度对微弧氧化/类金刚石复合涂层结构及性能的影响

为了研究微弧氧化(MAO)涂层表面微结构对MAO/类金刚石碳基薄膜(DLC)复合涂层结构及性能的影响,通过调控电压在镁合金表面制备不同粗糙度的MAO涂层,再通过非平衡磁控溅射技术构筑MAO/DLC复合涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱分析(EDS)、表面粗糙度仪、划痕仪、摩擦磨损测试仪和电化学工作站,研究了涂层的微结构、粗糙度、厚度、力学性能、摩擦磨损性能和耐蚀性能。结果表明:当MAO涂层粗糙度从0.19μm逐渐增加到0.57μm时,MAO涂层的表面孔隙率从9.429%增加到12.924%,摩擦系数从0.53增大至0.66,自腐蚀电位从-1.571 V负移至-1.595 V;表面沉积3.1μm厚DLC膜的粗糙度从0.22μm增加到0.58μm,表面孔隙率从1.553%增加到6.074%,摩擦系数从0.24增大至0.45,磨损率由2.01×10^(-5)mm^(3)/(N·m)增加到8.41×10^(-5)mm^(3)/(N·m),自腐蚀电位从-1.547 V正移至-1.486 V。复合涂层的界面结合强度从5.51 N增大至7.89 N,结合力增强了43%。MAO涂层的表面粗糙度决定了其与DLC涂层的界面结合强度,增大表面粗糙度能显著提高复合涂层界面结合强度,但同时增大了表面孔隙率,从而导致MAO涂层及其复合涂层的腐蚀/磨损防护性能变差。

镍基涂层/碳基薄膜复合体系磨蚀行为

利用非平衡磁控溅射技术在316L不锈钢基底和316L不锈钢基底喷焊Ni60C涂层表面分别制备a-C、a-C:H、a-C:Cr3种类金刚石碳基(DLC)薄膜,对比分析了不同防护体系在5%H2SO4(质量分数)溶液中的耐磨蚀性能。结果表明:较单层DLC薄膜,Ni60C/DLC复合体系膜-基结合强度大幅提高,腐蚀磨损性能显著改善,其摩擦系数在0.05~0.14之间,腐蚀磨损率在0.66×10^-8~5.7×10^-8 mm^3/N·m之间。Ni60C涂层作为硬质支撑层提高了薄膜的承载能力,且有效抑制了腐蚀摩擦过程中碳基(DLC)薄膜的石墨化进程,提高了Ni60C/DLC复合体系耐磨蚀性能。