离子液体润滑下非晶碳膜的载流摩擦磨损行为

目的考察非晶碳膜(amorphous carbon film,a-C)在干摩擦和在离子液体(IL)润滑下的载流摩擦磨损行为特点。方法选取不锈钢、涂覆离子液体的不锈钢、a-C薄膜和涂覆离子液体的a-C薄膜(a-C-IL)分别与不锈钢小球对磨,在直流电流为0.2 A的条件下进行摩擦磨损测试,对比了各种试样的摩擦学行为。通过扫描电镜、表面三维轮廓仪和拉曼光谱对磨痕和磨斑进行分析表征,并讨论各种摩擦副的磨损机制。结果非晶碳膜与离子液体均能有效地降低钢-钢摩擦副在载流条件下的摩擦系数,使得稳定摩擦系数从～0.8分别降低到～0.2和～0.15。当a-C膜与IL进行复合后,进一步降低了a-C膜的载流摩擦系数(～0.1),但是a-C膜的耐磨性能降低。结论在载流摩擦磨损测试下,钢-钢摩擦副的摩擦系数大,磨损严重,伴随轻微的粘着磨损;离子液体可以明显减小摩擦副之间的粘着,降低钢-钢摩擦副的摩擦系数和磨损率。在钢基底上镀a-C薄膜,摩擦过程中a-C磨屑形成的转移膜发生了石墨化,能显著降低摩擦系数,减小磨损率。a-C-IL固液复合薄膜具有比a-C膜更低的载流摩擦系数,但其耐磨性能不如a-C膜。     

碳化物衍生碳涂层的表面划痕织构能降低摩擦(英文)

研究了碳化物衍生碳涂层表面的划痕对其摩擦学性能的影响。扫描电子显微镜形貌图证实碳化硅基底的划痕为V-型和U-型,氯化处理后得到的碳化物衍生碳涂层的表面划痕也有相似的形貌。在干摩擦和水润滑条件下,与研磨处理的碳化物衍生碳涂层相比,未研磨处理的碳化物衍生碳涂层与氮化硅陶瓷对摩时表现出更加优异的摩擦学性能。在水润滑条件下,未研磨处理的碳化物衍生碳涂层与氮化硅陶瓷对摩时的摩擦系数仅为0.05,且比经研磨处理的碳化物衍生碳涂层的摩擦系数低。主要归因于未研磨的碳化物衍生碳涂层表面的划痕产生的流体润滑作用,而经研磨处理后的碳化物衍生碳涂层上不存在这种机制。碳化物衍生碳涂层表面的划痕有利于降低碳化物衍生碳涂层在水中与氮化硅陶瓷对摩时的摩擦。