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.

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。

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。