SLM铝合金表面喷射电沉积Ni-MoS_(2)自润滑复合涂层

采用喷射电沉积在SLM铝合金表面制备Ni-MoS_(2)自润滑复合涂层。用摩擦磨损试验机评价镀液中MoS_(2)浓度对Ni-MoS_(2)自润滑复合涂层摩擦磨损性能的影响。结果表明:共沉积MoS_(2)微粒能有效降低Ni-MoS_(2)自润滑复合涂层的摩擦系数和磨损率。与纯Ni涂层相比,Ni-MoS_(2)自润滑复合涂层与316L钢球对磨的摩擦系数和磨损率显著降低,摩擦系数从0.51降至0.12,磨损率从0.41 mg/m降至0.11 mg/m,为SLM铝合金表面改善摩擦学性能提供了参考。

MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层的制备和摩擦学行为研究

目的采用两步法在铝合金表面制备MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层,并考察其摩擦磨损行为特点。方法通过微弧氧化(MAO)技术和原位水热法在7075铝合金表面构筑MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和Raman光谱对膜层的微观形貌和组成进行表征。利用摩擦试验机测试试样的摩擦性能,并通过三维轮廓仪分析磨痕形貌。结果MAO膜层主要由Al_(2)O_(3)构成,含有少量SiO_(2),表面为典型的多孔结构,存在大量微孔,粗糙度较大。MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层中的MoS_(2)颗粒较均匀地填充在MAO微孔中,并覆盖在凹陷内,使得表面平整光滑而致密。摩擦测试结果表明,MAO涂层能够提高基体的承载能力,但其摩擦因数较大,波动较大。MoS_(2)膜层为MAO提供了良好的润滑改性作用,使其摩擦因数减小。结论MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层能够显著提高基体的摩擦磨损性能。在低载荷下,MAO硬质涂层起着很好的承载作用,MoS_(2)颗粒层起着润滑减磨作用,使摩擦因数始终较低且平稳;在高载荷下,MAO层表面的微凸体在应力作用下破碎,硬质磨粒和MoS_(2)颗粒分布在磨损面,部分被挤出磨痕区,导致摩擦因数不断增大。

TC4钛合金表面电沉积Co-W/MoS_(2)复合镀层及摩擦磨损性能研究

为了有效改善 TC4 钛合金的摩擦磨损性能,在 TC4 钛合金表面电沉积掺杂自润滑MoS_(2)颗粒的Co-W/MoS_(2)复 合镀层。研究了镀液中的MoS_(2)颗粒浓度对复合镀层的物相结构、结合强度、微观形貌、成分及摩擦磨损性能的影 响。结果表明:添加 2.5 g/L MoS_(2)颗粒制备的复合镀层与钛合金基体结合紧密,晶粒呈长条状与团簇胞状,主要物相 为 fcc-Co、hcp-Co 和Co_(3)W,其中MoS_(2)颗粒含量接近 3%。该复合镀层稳定状态时摩擦系数仅为 0.34,并且磨损率最 低,仅为 9.50×10^(-4 )mm^(2)/N,表现出优异的耐磨性能,能有效改善 TC4 钛合金的摩擦磨损性能。MoS_(2)颗粒参与共沉积 可能影响结晶形核过程,还会掺杂在Co 晶格间隙引起晶格畸变,有利于提高复合镀层致密度,从而改善复合镀层性 能。包覆在复合镀层中的MoS_(2)颗粒在摩擦过程中还可以起到自润滑减摩作用,从而减轻复合镀层磨损程度。

MoS_(2)/Al薄膜涂层磨损性能研究

采用磁控溅射法在304不锈钢表面制备双元复合涂层MoS_(2)/Al。采用EDS、扫描电子显微镜(SEM)、三维表面轮廓仪、摩擦磨损试验机等设备对涂层的摩擦学行为进行研究。结果表明,涂层的平均摩擦系数随着载荷的升高呈现下降趋势。载荷为2N时涂层的摩擦系数最高,达到0.34左右,载荷为20N时涂层的摩擦系数最低,约为0.21。对比单元MoS_(2)涂层可以发现,铝元素的加入提高了涂层的韧性与涂层的摩擦性能,MoS_(2)/Al复合涂层的破坏机制主要为裂纹的萌生和涂层的片状剥落。

齿轮钢电沉积Ni-W/MoS_(2)自润滑复合镀层及性能研究

采用电沉积工艺在制造齿轮常用的40Cr钢表面制备掺杂MoS_(2)颗粒的Ni-W/MoS_(2)自润滑复合镀层,并研究MoS_(2)颗粒对复合镀层表面形貌、晶相结构、显微硬度和耐磨性能的影响。结果表明:Ni-W/MoS_(2)自润滑复合镀层完整覆盖40Cr钢表面,主要成分为Ni、W、Mo和S元素,存在4个Ni的衍射峰并且都呈现(220)晶面择优取向。镀液中MoS_(2)颗粒质量浓度变化导致镀层的晶粒形态及致密性显现出差异,MoS_(2)颗粒含量呈现先升高后降低趋势,造成显微硬度先增大后减小,耐磨性能先改善后变差。当镀液中MoS_(2)颗粒质量浓度为5 g/L,Ni-W/MoS_(2)复合镀层中MoS_(2)颗粒含量达到4.17%,形成条状与乳突状不同形态的晶粒,结合更紧密,其硬度达到607.5 HV,表面磨痕宽度仅为420μm,表现出良好的耐磨性能,能起到较理想的减摩作用,从而显著提高40Cr钢的耐磨性能。

45钢电沉积Co-W-P/MoS_(2)复合镀层的耐磨性能研究

为提高Co基镀层的耐磨性能拓宽其应用范围,通过电沉积将具有自润滑减摩特性的MoS_(2)颗粒引入Co-W-P镀层。研究了MoS_(2)颗粒质量浓度对Co-W-P/MoS_(2)复合镀层的表面形貌、物相结构、硬度和耐磨性能的影响。结果表明:MoS_(2)颗粒质量浓度为5 g/L时制备的复合镀层表面结构致密,晶粒形态为胞状晶粒,表面存在细长条晶粒,物相为fccCo、hcp-Co和Co_(3)W相,硬度为594.6HV,且耐磨性能较好,稳定摩擦因数为0.32。MoS_(2)颗粒参与共沉积导致复合镀层趋向瞬时成核,进入Co晶格间隙引起晶格畸变,利于晶粒细化,增大复合镀层的硬度。嵌埋在复合镀层中的MoS_(2)颗粒在摩擦过程中易分层断裂,转移到摩擦副接触面形成固体润滑膜起减摩作用,增强复合镀层的耐磨性能。

MoS_(2)颗粒表面均匀包覆Ni的研究

平均粒度为 74μ m的二硫化钼粉末在 700℃用硝酸镍分解－氢还原法包覆了一层镍。用 X射线衍射仪和扫描电镜分析了此种包覆粉末，发现镍均匀分布在二硫化钼粉末上。 XRD分析没有检测到诸如残余化学试剂和氧化物之类的杂质。研究表明硝酸镍分解－氢还原法对二硫化钼粉末而言是一种方便和有效的粉末包覆方法。

无气喷涂MoS_(2)/Cu/C复合涂层对海上管柱螺纹抗粘扣性能的影响

目的采用无污染的无气喷涂表面处理工艺,制备MoS_(2)/Cu/C复合涂层,提高海上管柱螺纹抗粘扣性能。方法在MoS_(2)/C涂层中掺杂纳米级Cu粉末,采用无气喷涂+高温固化+喷砂处理工艺,制备MoS_(2)/Cu/C复合涂层。通过显微组织、硬度测定和摩擦试验,分别评价MoS_(2)/Cu/C复合涂层的微观组织、显微硬度和摩擦系数,并通过扫描电子显微镜对MoS_(2)/Cu/C复合涂层进行形貌分析。最后,在实物试样上进行上卸扣试验,测试其抗粘扣性能。结果无气喷涂+高温固化过程中,半熔融粉末经过多次叠加,沉积形成致密的结构,未见明显孔隙。对MoS_(2)/Cu/C复合涂层进行喷砂预处理,可明显提高涂层的均匀度,增加涂层的粘结强度。涂层与基体之间呈锯齿形紧密机械结合,喷砂无气喷涂前后,基体硬度未发生改变,未对金属基体造成不利影响。MoS_(2)/Cu/C复合涂层在螺纹表面结合形成光滑的保护膜,螺纹表面摩擦系数降低,上扣扭矩降低幅度为19%~23%。结论在MoS_(2)/C涂层中掺杂纳米级Cu粉末,形成MoS_(2)/Cu/C复合涂层,可有效降低螺纹表面的摩擦系数,同时不降低本体强度。采用无气喷涂+高温固化得到MoS_(2)/Cu/C复合涂层,可有效提高石油管螺纹的抗粘扣性能,在海上钻完井现场已取得成功应用,该技术具有极大的借鉴意义和推广价值。

MoS_(2)/C复合涂层在不同对磨副下的冲击磨损行为研究

在基于动能控制的冲击磨损设备上,以球-平面接触的方式,探究304不锈钢基体和MoS2/C复合涂层在不同对磨副冲击下的磨损行为,并分析摩擦界面响应及磨损机制。结果表明:随着冲击副材料的弹性模量增加,冲击接触峰值力以及能量吸收率逐渐上升,对应的磨损量及磨损率也随之提高;MoS2/C复合涂层的接触应力、能量吸收率以及磨损均要低于304不锈钢基体;涂层的冲击磨损形式主要为材料的剥落与磨屑堆积,磨损机制为塑性变形以及摩擦氧化。

原位聚合法制备聚苯胺改性MoS_(2)及其环氧复合涂层的防腐性能

为提高环氧涂料的防腐性能,本文引入MoS_(2)纳米片作为阻隔剂,并在MoS_(2)纳米片表面原位聚合聚苯胺(PANI),制备了夹层结构i-PANI@MoS_(2)纳米片,利用PANI提高涂层的导电性,达到阳极钝化的效果。研究发现,当PANI与MoS_(2)的摩尔配比增大到7∶1时,MoS_(2)片层表面被PANI均匀覆盖,改性效果最好。与环氧树脂复合后,i-PANI@MoS_(2)-7纳米片在环氧树脂中均匀分散,复合涂层导电率提高,PANI与MoS_(2)起到了协同防腐作用,此时i-PANI@MoS_(2)纳米片既作为涂层中的阻隔剂,又作为电化学腐蚀保护剂,因此复合涂层具有最大的阻抗值、最大腐蚀电压以及最小的腐蚀电流密度,防腐性能优异。但PANI与MoS_(2)配比进一步增大,MoS_(2)纳米片表面的聚苯胺会发生团聚,导致复合涂层的防腐性能下降。

预沉积ZnO薄膜对ZnO−MoS_(2)/ZnO复合涂层结构与性能影响

目的通过优化原子层沉积工艺获取不同厚度ZnO薄膜,研究ZnO薄膜晶体取向对ZnO−MoS_(2)涂层生长结构的影响,获得具有优异摩擦学性能的ZnO−MoS_(2)/ZnO复合涂层。方法采用原子层沉积法在不锈钢基体上预沉积不同厚度的ZnO薄膜,再用射频磁控溅射技术继续沉积ZnO−MoS_(2)涂层,制备ZnO−MoS_(2)/ZnO固体润滑复合涂层。结果X射线衍射分析发现,预沉积ZnO薄膜有诱导后续ZnO−MoS_(2)涂层沉积生长的作用,预沉积100 nm厚ZnO薄膜的ZnO−MoS_(2)/ZnO复合涂层显示出宽化的MoS_(2)(002)馒头峰,其截面形貌显示为致密的体型结构,获得的摩擦因数最低(0.08),纳米硬度最高(2.33 GPa),硬度/模量比显示该复合涂层的耐磨损性能得到提升;X射线光电子能谱分析结果表明,复合涂层表面游离S与空气中水发生反应程度大约为原子数分数5%,显示复合涂层耐湿性能较好;基于原子层沉积ZnO薄膜生长及其对后续ZnO−MoS_(2)涂层生长的影响分析,提出了ZnO−MoS_(2)/ZnO复合涂层磨损模型,阐明了ZnO薄膜对复合涂层结构及摩擦学性能的影响,并以该模型解释了200 nm厚ZnO薄膜上沉积ZnO−MoS_(2)涂层出现的摩擦因数由高到低的变化趋势及最终磨损失效现象。结论合适的原子层沉积制备的ZnO薄膜有利于MoS_(2)(002)取向生长,可有效提升ZnO−MoS_(2)/ZnO复合涂层的摩擦学性能;控制ZnO薄膜厚度,可实现ZnO薄膜与基底及ZnO−MoS_(2)层间界面之间的优化结合,以制得具有较好摩擦学性能及使用寿命的ZnO−MoS_(2)/ZnO复合涂层。

超疏水Co-MoS_(2)复合镀层的制备及其性能

采用一步电沉积法制备了具有优异耐磨耐蚀的超疏水Co-MoS_(2)复合镀层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、激光共聚焦显微镜、接触角测试仪及电化学工作站等系统研究了电流密度和电沉积时间对复合镀层的微观形貌结构、润湿性、自清洁效果、耐磨和耐蚀性能的影响规律及机理。结果表明,当电流密度为20 A/dm^(2),电沉积时间为30 min时,Co-MoS_(2)复合镀层实现超疏水效果,接触角达到最大值约151.4°,具有良好的自清洁防污性能。在2.5 kPa压力下与800目砂纸摩擦1200 mm后,镀层表面仍具有高于146°接触角的良好疏水性,表现出优异的耐磨性能。该超疏水复合镀层还具有较好的耐腐蚀性能。一步电沉积法简单、经济高效且环保制备了高性能超疏水复合镀层,可望实现超疏水材料的实际应用。