边界润滑条件下薄膜碎片对W-DLC薄膜磨损性能的影响

为研究边界润滑条件下薄膜碎片对钨掺杂类金刚石(W-DLC)薄膜的摩擦磨损性能的影响规律,分别在M50高温轴承钢和(100)晶向的Si片表面制备W-DLC薄膜,并且采用刻蚀法去除Si获得W-DLC薄膜碎片。采用Raman光谱和扫描电镜研究薄膜和碎片的结构,利用摩擦磨损试验机和三维白光干涉仪对添加碎片后的薄膜的摩擦磨损性能进行测试。结果表明:在载荷分别为2、5和10 N时,由于加入定量薄膜碎片后摩擦体系的平均摩擦因数分别增大2%、4%和10%;而载荷由2 N提高到5 N和10 N时,摩擦体系的平均摩擦因数从0.1277减小到0.1131再减小到0.1031。在载荷与薄膜碎片耦合作用下,薄膜的磨痕宽度、深度和体积都增大。通过磨损形貌的观察发现,W-DLC薄膜在边界润滑条件下的磨损受到了磨粒磨损机制的控制,在摩擦接触表面上呈现典型的犁沟特征。

W-DLC复合薄膜的制备及其在不同环境下的腐蚀行为

采用多弧离子镀技术在316L不锈钢基底上制备了W-DLC复合薄膜,通过扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)分析了薄膜的表面形貌和物相结构,并利用电化学工作站分析了薄膜在不同环境下的耐腐蚀性能。结果表明:W-DLC复合薄膜表面平整;在酸性、碱性和切削液环境下,薄膜的耐腐蚀性能均优于未镀膜的不锈钢基底;与酸性环境相比,在碱性和切削液环境下,W-DLC复合薄膜表面点蚀区域更少、耐腐蚀性能更优。

盐雾腐蚀条件下Ti合金表面功能薄膜的摩擦磨损性能

目的研究Ti6Al4V合金、铬掺杂类金刚石(Cr-DLC)薄膜、钨掺杂类金刚石(W-DLC)薄膜和氮化钛(TiN)薄膜,在干摩擦和盐雾腐蚀气氛摩擦条件下的摩擦磨损性能。方法在商用Ti6Al4V合金表面通过非平衡磁控溅射制备Cr-DLC薄膜和W-DLC薄膜,通过多弧离子镀技术制备TiN薄膜。利用扫描电镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机、白光干涉扫描轮廓仪,对薄膜的形貌、硬度、干摩擦和腐蚀摩擦性能、磨痕形貌进行测试分析。结果干摩擦条件下,Ti6Al4V合金表面沉积Cr-DLC、W-DLC和TiN三种薄膜的摩擦系数均比Ti6Al4V合金低;Ti6Al4V合金及其表面制备的三种薄膜在盐雾腐蚀气氛条件下的摩擦系数都比干摩擦条件下有所增加。与Ti6Al4V合金相比,Cr-DLC、W-DLC和TiN三种薄膜在干摩擦和盐雾腐蚀气氛摩擦条件下均减小了磨损体积。干摩擦条件下,W-DLC薄膜的磨损体积为0.0017 mm^3,耐磨性最好;盐雾腐蚀气氛摩擦条件下,TiN薄膜的磨损体积为0.0028 mm^3,表现出最佳的耐腐蚀磨损性能。通过磨痕形貌可以得出,盐雾腐蚀气氛摩擦条件下,Ti6Al4V合金表面制备的金属掺杂类金刚石薄膜的磨损受到磨粒磨损和腐蚀磨损双重机制的影响。结论三种表面功能薄膜在盐雾腐蚀气氛摩擦条件下都较好地保护了Ti合金,极大地减少了磨损损失。

离子氮化高速钢沉积掺钨类金刚石薄膜的摩擦磨损性能研究

目的探究湿度和加载载荷对氮化高速钢基体上沉积掺钨类金刚石薄膜的摩擦磨损性能的影响。方法通过非平衡磁控溅射技术在氮化处理后的高速钢基体上制备了掺钨类金刚石(W-DLC)薄膜。利用纳米压痕仪和划痕实验检测了薄膜的硬度和结合力,通过摩擦磨损实验检测了不同湿度(30%和60%)和不同载荷(10、20、30、40 N)条件下薄膜的摩擦系数和磨损率,利用扫描电子显微镜对摩擦磨损后的形貌与成分进行了观察与分析,并利用拉曼光谱对磨屑的结构进行了分析。结果在湿度为30%和60%的条件下,薄膜的摩擦系数均随着摩擦载荷的增加呈现先增加后降低的规律,且在载荷为30 N取得最小值;磨损率均随着载荷的增大而增加,且湿度为60%条件下薄膜的磨损率大于湿度为30%条件下的磨损率。磨屑产物的拉曼光谱结果显示,摩擦过程导致薄膜发生石墨化转变,而载荷和湿度对磨屑结构的影响不大。结论高速钢基体进行离子氮化后,可以明显提高掺钨类金刚石薄膜的硬度和结合力。