在甘油润滑下TiAlN涂层的超低摩擦和磨损特性∗

TiAlN 涂层具有优异的力学性能,在刀具领域具有广泛的应用背景,然而优化制备参数以获得性能更为优异的 TiAlN 涂层仍需要做进一步的研究,同时与 TiAlN 涂层相适应的绿色润滑剂也是当前亟待解决的问题之一。 基于磁控溅射技术,研究 Al 靶溅射电流对 TiAlN 涂层结构和力学性能的影响,考察甘油润滑下 TiAlN 涂层的摩擦学性能,并利用 X 射线光电子能谱探究甘油的润滑机理。 结果表明:当溅射电流为 3 A 时得到的 TiAlN-3A 涂层具有最致密的晶状结构及最优的力学性能。 在甘油润滑下,TiAlN-3A 涂层的摩擦因数仅为 0. 007,其磨损率为 2. 62×10^-6 mm3N^-1m^-1 。 XPS 分析表明,甘油在钢球与 TiAlN 涂层相对滑动过程中发生摩擦降解反应,在表面上生成新的产物 FeOOH。 FeOOH 的亲水性使得在接触区域表面吸附甘油分子及甘油降解产物形成流体润滑层,可提供优异的减摩和耐磨性能。