化学沉积Co-P-PTFE复合镀层的研究

本文应用正交试验法研究了获得Co-P-PTFE复合镀层的条件,通过利用有效的分散剂和选择适当的氯化钴和络合剂浓度,可使PTFE在整个施镀过程中以胶体形式稳定存在于化学镀液中,解决了PTFE乳化液在碱性条件下发生凝聚的问题,获得了摩擦学性能优异的耐磨、减摩复合层。同时,对复合层性质亦进行了分析。

Comments on process of duplex coatings on aluminum alloys

Despite the great achievements made in improvement of wear resistance properties of aluminum alloys, their applications in heavy surface load-bearing are limited. Single coating is insufficient to produce the desired combination of surface properties. These problems can be solved through the duplex coatings. The aim of the present study is to overview the research advances on processes of duplex coatings on (aluminum) alloys combined with micro plasma oxidation process and with other modern processes such as physical vapour deposition and plasma assisted chemical vapour deposition and also to evaluate the performance of micro plasma oxidation coatings in improving the load-bearing, friction and wear resistance properties of aluminum alloys in comparison with other coatings. Wherein, a more detailed presentation of the processes and their performances and disadvantages are given as well.

沉积温度对AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层的影响

为了优化AlTiN和AlTiSiN的沉积温度,兼顾2种涂层的性能,采用电弧离子镀膜技术,在不同沉积温度下,制备一系列AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层,并采用SEM、XRD、EDS、纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验机和轮廓仪等仪器对复合涂层的微观结构、力学性能以及摩擦学性能进行表征和测试,探究沉积温度对AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层的影响.结果表明:(1)随着沉积温度升高,多层复合涂层的表面质量逐渐改善,组织结构更加致密;(2)随着沉积温度升高,涂层的纳米硬度和膜基结合强度先增大后减小,摩擦系数和磨损率先减小后增大;(3)当沉积温度为430℃时,涂层综合性能最好,硬度为30.9GPa,临界载荷为89N,摩擦系数为0.72,磨损率为7.1×10^(-3)μm^(3)/(N·μm).

Ir/HfO_(2)复合涂层的制备及性能研究

利用化学气相沉积(CVD)技术制备了HfO_(2)涂层和Ir/HfO_(2)复合涂层,采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)对涂层的性能进行分析。结果表明:在沉积Ir时,沉积室升温速率≤10℃/min时,制备出的Ir/HfO_(2)复合涂层经真空高温热处理后可获得表面质量良好的Ir层,且Ir层纯度达到99.77%;真空热处理有益于提高Ir/HfO_(2)复合涂层之间的结合程度,且热处理温度越高,结合效果越好;表面制备有HfO_(2)涂层的Ir棒在1980℃氧化10 h的条件下,HfO_(2)涂层对Ir的保护效果显著,可将Ir的氧化深度由毫米级降至数十微米。

用于多孔质气体轴承的石墨烯/青铜复合材料的原位制备

多孔质材料相对于小孔节流形式的气体轴承材料有可发挥较大承载力和小加工误差等优势。为了满足气体轴承多孔质及高性能的需求,本工作通过粉末冶金和化学气相沉积相结合的方法在三维多孔青铜上原位生长石墨烯,制备出具备特定气体渗透率的耐磨性能优良的石墨烯/青铜基多孔复合材料。结果表明青铜表面原位生长获得了大面积连续石墨烯,这种二维平面结构实现了其与青铜基体良好的界面结合。相较于多孔青铜,石墨烯/青铜基多孔复合材料摩擦系数与磨损量分别降低了28%和30.4%,该复合材料的研究有望为高性能多孔质气体轴承的研制提供一种新方法。

B的原子分数对化学气相沉积TiBN涂层摩擦性能的影响

采用化学气相沉积(CVD)方法在硬质合金刀片上制备了三种B的原子分数分别为10.1%,26.8%,52.0%的TiBN涂层,系统地研究了B的原子分数对于涂层形貌、力学性能和摩擦性能的影响。X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)检测结果表明,在B的原子分数低时,涂层以TiN相为主,伴有六方TiB2相和非晶BN相。随着B的原子分数的上升,TiN相减少,涂层以TiB2相为主,涂层断口也由无定形转变为柱状晶。B的原子分数的增加也对涂层硬度和摩擦性能有着明显的影响,三种涂层的硬度分别为37.8±1.6,39.7±0.8和41.7±2.9 GPa,摩擦系数也从0.511增加到0.705。B的原子分数达到52%的涂层因为其高硬度而有着最好的耐磨性,涂层磨损率为最低的49.4×10^(‒8)mm^(3)/(N·m),是几种成分中力学性能与摩擦性能最好的涂层。

微米、纳米及微/纳米复合金刚石涂层的切削性能研究

利用化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)法在硬质合金上制备纳米、微米以及微/纳米复合金刚石涂层,并进行了切削对比试验。通过测试已加工材料的表面粗糙度和金刚石涂层刀具前、后刀面磨损,对比分析了不同金刚石涂层的切削性能,同时总结了CVD金刚石涂层刀具的失效形式及机理。结果表明:纳米金刚石涂层刀具切削加工后的表面粗糙度值最小,Ra=0.942μm;微米金刚石涂层刀具切削加工表面粗糙度值最大,Ra=1.631μm;纳米涂层刀具的后刀面磨损最大,约为微米涂层的2倍,复合涂层的5倍;微/纳米复合金刚石涂层刀具膜/基结合力高,前、后刀面的金刚石涂层没有出现脱落,且刀具的磨损量较少;金刚石涂层刀具的主要失效形式是涂层的过早脱落,其失效主要是由金刚石涂层的残余应力大、涂层化学纯度低、内部产生微裂纹多,以及切削时表面粗糙度高、切削力大和刀具积屑瘤普遍等原因引起的。

CVD TiC-TiN多层涂层与TiC及TiN单层涂层摩擦学性能的比较

作者住Bernex公司计算机控制的CVD设备上制备了TiC-TiN多层涂层与TiC及TiN单层涂层,利用自制的MT-1型真空摩擦磨损试验机系统地考察了三者的摩擦磨损性能,并对磨痕进行了扫描电镜显微观察和X-射线能谱成分分析。结果表明,无论是在真空中还是在大气中,也无沦是在于摩擦还是在油润滑条件下,TiC—TiN多层涂层均具有较好的摩擦学性能。文章还根据这种涂层所特有的多层磨损机制和过渡层润滑机制,对其良好的摩擦磨损性能进行了解释。

不同沉积方式对Ni-W/SiC复合镀层组织及摩擦性能的影响

为提升Ni-W/SiC复合镀层表面性能,利用电沉积技术在304不锈钢表面制得Ni-W/SiC复合镀层,对比分析脉冲电沉积法、喷射电沉积法和超声-喷射电沉积法3种不同沉积方式对镀层组织与性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、和原子力显微镜(AFM)观察镀层表面形貌并分析表面粗糙度及元素组成,通过X射线衍射仪(XRD)分析镀层的物相组成并计算晶粒尺寸。利用显微硬度计和摩擦磨损试验机对镀层进行显微硬度和摩擦性能研究。结果表明,按照脉冲、喷射和超声-喷射电沉积的顺序,Ni-W/SiC复合镀层的孔隙率、粗糙度、晶粒尺寸、磨损量、摩擦系数依次降低,而镀层平整度和显微硬度依次增加。超声-喷射电沉积Ni-W/SiC复合镀层显微硬度为626.3 HV,其磨损失重为1.1 g。相较于脉冲电沉积和喷射电沉积Ni-W/SiC复合镀层,超声-喷射电沉积Ni-W/SiC复合镀层磨痕深度更浅,磨痕轨迹更宽,展显出更好的耐磨损性能。

包镍Al_2O_3颗粒的获得及其在复合材料制备中的应用

用自制的化学气相沉积装置在Ａｌ２Ｏ３颗粒表面获得了Ｎｉ涂层，并通过负压铸渗工艺获得了Ａｌ２Ｏ３颗粒／耐热钢基复合材料，考察了其高温磨料磨损特性．结果表明：Ｎｉ涂层能显著改善Ａｌ２Ｏ３与耐热钢的湿润性，从而解决了Ａｌ２Ｏ３颗粒在耐热钢液中均匀分散的难题。

塑料模具化学复合镀工艺及摩擦性能研究

研究了45钢塑料模具的(Ni-P)-SiC-PTFE化学复合镀工艺及镀层的摩擦性能.结果表明:化学复合镀的最佳工艺条件为:镀液中ρ(SiC)=10g·L-1,φ(PTFE)=0.8%,pH=4.6～4.8,温度为88℃～89℃,热处理温度为300℃,时间为1h.复合镀层的耐磨性及自润滑性优于Ni-P化学镀,而复合镀层的硬度低于化学镀层的硬度.

工艺参数对PECVD TiN镀层性能的影响

本文考察了工艺参数对等离子体增强化学气相沉积(PECVD)TiN镀层性能的影响,并且研究了镀层的摩擦学性能与其物理机械性能及结晶学特征之间的关系。结果表明,当N/H比为1、Ti/N比为21、沉积温度为400℃和离化电压为1500V时,镀层具有较好的机械性能及耐磨性能。X—射线衍射分析表明,在本试验条件下所获镀层均为(200)面择优取向。作者指出,要制取理想的TiN镀层,离化电压应不低于1500V,沉积温度必须高于300℃。

CVD BN界面层对Si_(3)N_(4)/SiBN复合材料弯曲性能的影响

连续Si_(3)N_(4)纤维以其优异的热稳定性、高温力学性能和介电性能,被认为是耐高温陶瓷基透波复合材料的候选材料之一。采用连续Si_(3)N_(4)纤维为增强体,以BCl_(3)+NH_(3)+H_(2)+Ar反应体系,利用化学气相沉积工艺在Si_(3)N_(4)纤维表面制备了BN界面层,并以聚硅硼氮烷为陶瓷先驱体,通过先驱体浸渍裂解工艺制备了Si_(3)N_(4)/SiBN复合材料。研究了CVD BN界面层的合成及其对Si_(3)N_(4)/SiBN复合材料弯曲性能的影响。结果表明:在Si_(3)N_(4)纤维表面获得了均匀致密的BN界面层,该界面层有效改善了复合材料中纤维/基体的界面结合力,复合材料显示出典型的韧性断裂特征。当界面层的厚度为200 nm时,Si_(3)N_(4)/SiBN的弯曲强度和断裂韧性分别为182.3 MPa和17.3 MPa·m^(1/2),比无涂层的复合材料分别提高了59.6%和94.4%。

H13钢表面电火花沉积WC-Ni基金属陶瓷涂层微观组织及摩擦磨损性能

为了提高H13钢表面性能,延长其使用寿命,采用电火花沉积工艺在H13钢基体上制备了WC-Ni基金属陶瓷涂层,并分别以Ni和Mo作为过渡层制备了复合涂层。利用XRD、SEM、EDS、显微硬度计和摩擦磨损试验机分析了涂层的物相、微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明,WC-Ni涂层表面由溅射状沉积斑点堆积而成,横截面分为涂层区、过渡层和基体3个区域,WC硬质相弥散分布于涂层内。Ni/WC-Ni复合涂层的表面较为光滑平整,Ni过渡层的引入并未改变涂层的物相,界面处WC硬质相异常长大。Mo/WC-Ni复合涂层表面存在微细裂纹,且生成了新相Fe_(9.7)Mo_(0.3)。复合涂层的硬度均高于WC-Ni涂层,复合涂层的摩擦系数和磨损失重均低于基体与WC-Ni涂层,Mo/WC-Ni复合涂层具有更好的耐磨性。