MAO层厚度对MAO/DLC复合膜层力学性能与摩擦学特性的影响

借助直流脉冲微弧氧化(MAO)电源,采用恒压模式在AZ80镁合金表面制备四种不同厚度MgO陶瓷层,并以此为基,采用离子束复合磁控溅射技术沉积类金刚石碳(DLC)膜,对比研究了四种膜层体系(MAO-1min/DLC、MAO-3min/DLC、MAO-5min/DLC及MAO-10min/DLC)的表面结构特征、力学性能以及摩擦学性能差异。结果表明:随MAO层厚度增加,复合膜层表面微孔的孔径增大,表面粗糙度增加,且表层DLC膜具有颗粒特征,表现为MAO-3min/DLC及MAO-10min/DLC复合膜层具有较高的纳米硬度和弹性模量,且在磨损过程中对应的摩擦系数与磨痕宽度较小,其抗磨损性能优异;各复合膜层体系在磨损过程中摩擦系数均有波动,产生高温氧化,磨痕表面形成了Fe的转移层;MAO层可提高基体对DLC膜的支撑强度,表层DLC膜对磨损界面具有的润滑作用是复合膜层改善镁基体抗磨损性能之原因所在。     

DLC膜厚度对镁基表面DLC/MAO复合膜层性能的影响

采用线性离子束沉积技术于AZ80镁合金微弧氧化(MAO)陶瓷层表面沉积不同厚度的类金刚石碳(DLC)膜,形成DLC/MAO复合膜层。对比研究4种膜基系统的表面结构特征、力学性能以及摩擦学性能差异。结果表明:随DLC膜厚度增加,复合膜层表面微孔数量减少,孔径减小,但凹凸不平趋势增加,且DLC膜表面颗粒特征更加明显,表现为DLC-80min/MAO/AZ80膜基系统具有最小的表面粗糙度,最大的硬度H、弹性模量E及H/E值;不同厚度DLC/MAO/AZ80膜基系统平均摩擦因数较MAO/AZ80显著降低;DLC膜厚度增加导致3种复合膜基系统的表面微观结构改变,使得摩擦因数与磨痕形貌存在差异;各膜基系统表面磨痕处均形成了Fe的转移层,由于表层DLC膜"裸露"的大量C对磨损界面具有很好的润滑作用,而使得镁合金基体获得有效保护。     

超声辅助微弧氧化的含石墨复合膜的组织结构及摩擦学性能

为了提高铝合金微弧氧化膜的摩擦磨损性能,在微弧氧化电解液中添加石墨颗粒,并引入超声波进行微弧氧化,制备了含石墨的复合膜。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了膜的表面和截面形貌,用X射线衍射仪(XRD)和激光拉曼光谱仪分析了膜的组成,在摩擦试验机上评价了膜的摩擦学性能。结果表明:添加石墨能有效降低微弧氧化膜的摩擦系数;同时引入超声波更有利于石墨微粒的分散,促进其进一步扩散和渗透,从而得到石墨分布更均匀、更致密的复合膜,膜的摩擦系数和磨损程度进一步降低。     

TC4钛合金微弧氧化六方氮化硼复合膜的组构及摩擦学行为

为了提高钛合金微弧氧化膜的耐磨性能,同时降低其摩擦系数,在硅酸钠-六偏磷酸钠-钨酸钠电解液中添加了1.5 g/L六方氮化硼(h BN)微粒,采用WHD-30微弧氧化电源直流脉冲模式在TC4钛合金表面制备了微弧氧化h BN复合膜。利用SEM,XRD,三维立体显微仪对复合膜的表面、截面微观形貌和结构进行了分析,研究了其在室温下的摩擦磨损性能。结果表明:在微弧氧化h BN复合膜的表层弥散有h BN颗粒,膜的表面只有少量的微孔;膜中具有金红石及锐钛矿Ti O2、Al2Ti O5和h BN,包含一些非晶态的P,Si,W化合物;在4 N载荷下干摩擦,微弧氧化h BN复合膜的摩擦系数为0.05,比磨损率为0.94 mm-6/(N·m),只发生了轻微的黏着磨损,几乎未发生磨粒磨损,起到了自润滑的作用;本法制备的复合膜既提高了TC4钛合金的耐磨性能,同时又减小了其摩擦系数。     

镁合金表面微弧氧化-SiO2复合膜层的微观结构和耐蚀性

采用有机醇盐水解法制备SiO2溶胶,用浸溃-提拉制膜技术在AZ31B镁合金微弧氧化陶瓷层表面制备SiO2膜层,研究了镁合金表面微弧氧化-SiO2复合膜层的微观结构和耐蚀性.结果表明:SiO2溶胶进入微弧氧化陶瓷层表面的微孔并形成了SiO2膜层;由微弧氧化陶瓷层和SiO2膜层组成的复合膜层的腐蚀电位比单一陶瓷层明显提高,...     

MB8镁合金疏水/超疏水表面制备与微摩擦特性研究

通过微弧氧化技术在MB8镁合金表面形成微细表面结构,再利用自组装方法在微弧氧化层表面制备1H,1H,2H,2H-全氟葵烷基三氯硅烷(FDTS)自组装分子膜。采用扫描电镜、表面粗糙度仪、X射线衍射仪、表面硬度仪、接触角测量仪和UMT-2型摩擦磨损试验机评价膜层形貌结构、力学特性、润湿性及其微摩擦学特性。结果显示,镁合金表面经微弧氧化处理和自组装分子膜修饰后,表面润湿性经历了由亲水到超亲水再到超疏水的转变过程。超疏水表面的获得是由微弧氧化处理得到的表面粗糙结构和低表面能物质自组装分子膜共同作用的结果。对试样进行摩擦磨损测试的结果显示,致密层和疏松层以及经自组装分子膜修饰后的膜层均具有比镁合金基底更好的抗磨性能;基于自组装技术制备的疏水、超疏水表面形成的边界润滑膜在一定载荷条件下均能有效地减少基底的摩擦系数,边界润滑膜失效后,基底表面特性占主导地位。     

Al_2O_3/CrN_x复合膜的摩擦磨损特性

为改善铝合金零部件的摩擦磨损特性,采用微弧氧化和射频磁控溅射技术,在2A12铝合金表面制备Al2O3/CrNx复合膜。用X射线衍射仪、涡流测厚仪、纳米硬度仪、微摩擦磨损试验机、非接触表面三维形貌仪及扫描电镜对Al2O3涂层及复合膜的相组成、膜厚、纳米硬度、摩擦磨损特性和磨痕形貌等进行了研究。实验结果表明:32μm厚的多孔Al2O3陶瓷涂层由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,外层1.2μm厚的CrNx膜由单质Cr,Cr2N和CrN相组成;Al2O3涂层及Al2O3/CrNx复合膜的摩擦因数和磨损率都随法向载荷的增加而增大,在相同实验参数下,复合膜的摩擦因数和磨损率都远小于Al2O3涂层的,这表明在Al2O3涂层表面沉积CrNx膜能明显改善其摩擦磨损特性,将延长对偶件的使用寿命。     

环境温度对W_2N/Cu薄膜摩擦磨损性能的影响

利用射频磁控溅射仪制备W2N/Cu薄膜,采用高温摩擦磨损试验机、X射线衍射、扫描电镜和Bruker三维形貌仪对摩擦磨损性能及磨痕的相结构、形貌进行表征,采用"绝热法"定量计算了薄膜磨痕处所含物相的相对含量。实验表明,W2N/Cu薄膜的摩擦系数受环境温度的影响不明显;而磨损率和磨痕处产生的氧化物相对含量均随环境温度增加逐渐变大。分析表明,W2N/Cu薄膜的摩擦系数主要与磨痕中具有减摩作用的氧化相的量有关;而其磨损率主要与磨痕中具有层状结构的氧化相的量有关。     

ZrO_2含量对TC4钛合金微弧氧化复合膜摩擦磨损性能的影响

为了提高钛合金微弧氧化膜的耐磨性,向电解液中加入ZrO_2微粒,在TC4钛合金表面制备了不同ZrO_2含量的微弧氧化复合膜。采用涡流测厚仪测量复合膜的厚度;采用扫描电镜分析复合膜形貌;采用X射线衍射仪分析复合膜相组成;采用能谱仪分析复合膜中ZrO_2的含量;采用摩擦磨损试验研究复合膜在室温条件下的摩擦磨损性能。结果表明:复合膜中出现的ZrO_2新相降低了氧化膜的摩擦系数和磨损率;当复合膜中ZrO_2含量依次为2.70%,9.20%,14.09%,23.59%,42.78%时,平均摩擦系数先减小后增大,分别为0.45,0.40,0.30,0.26,0.35,比磨损率先减小后增大,分别为8.35×10~(-7),7.26×10~(-7),6.92×10~(-7),2.70×10~(-7),3.01×10~(-7)mm~3/(N·m);当复合膜中ZrO_2含量为23.59%时,复合膜摩擦系数最小,最稳定,比磨损率最小;随着ZrO_2在复合膜中含量的提高,ZrO_2载荷转移和自润滑作用增强,摩擦系数和比磨损率减小,但当ZrO_2含量增加至42.78%时,ZrO_2在复合膜表面团聚,使磨粒磨损和黏着磨损加剧,复合膜的摩擦磨损性能降低。     

镁合金微弧氧化电解液中纳米SiC添加量对膜组织结构和摩擦磨损性能的影响

为了改善镁合金微弧氧化膜的性能,在Na₂SiO₃-NaAlO₂复合电解液中添加不同含量的纳米SiC对AM50镁合金进行微弧氧化。利用膜层测厚仪、共聚焦激光显微镜（CLSM）、扫描电镜（SEM）、能谱仪分别研究膜的厚度、表面粗糙度、微观形貌和元素分布,采用摩擦磨损试验机对镁合金微弧氧化前后的干滑动磨损行为进行了研究,测量摩擦系数和磨损速率,运用SEM和CLSM对磨损后的形貌进行观察,并用能谱仪分析成分。结果表明:随电解液中纳米SiC含量的增加,微弧氧化膜的厚度和表面粗糙度均增大,颜色加深,膜层的摩擦系数和磨损速率均呈现先减小后增大的趋势;当SiC含量为6g/L时氧化膜的摩擦系数最小、磨损速率最低,耐磨性能较好。     

微弧氧化对镁合金摩擦及胶接性能的影响

为解决镁合金表面耐摩擦和胶接性能较差的问题,采用微弧氧化法在MB15镁合金原位生长微弧氧化膜层.利用X射线衍射、扫描电镜、摩擦磨损试验机和万能拉伸实验机对膜层的结构组成、表面形貌、摩擦性能和胶接性能进行了研究.结果表明：MB15镁合金表面微弧氧化后可以形成均匀多孔的陶瓷涂层,膜层由MgO和MgAl2O4组成,经微弧氧化...     

SiC复合微弧氧化陶瓷层制备及其摩擦学性能

通过在电解液中添加SiC纳米颗粒的方法,利用微弧氧化技术在ZL109铝合金上制备复合陶瓷层,研究SiC复合微弧氧化陶瓷层的微观结构和摩擦学性能。研究结果显示,SiC纳米颗粒进入到微弧氧化陶瓷层中形成了复合陶瓷层,复合陶瓷层主要由α-Al2O3、γ-Al2O3和SiC三相组成;与普通的微弧氧化陶瓷层相比,SiC复合陶瓷层的表面更加平整,硬度提高了20.4%;SiC复合陶瓷层在高速往复式摩擦磨损实验中的摩擦系数降低了22%、磨痕宽度减小了34.7%。分析表明,复合陶瓷层硬度的提高和导热性的增强是改善摩擦磨损性能的主要原因。     

镁合金微弧氧化-溶胶凝胶复合膜层的耐蚀性

用微弧氧化和溶胶凝胶法在AZ91D镁合金表面制备复合膜层,用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)和电化学测试等分析手段表征其成分、相结构和截面形貌,研究了复合膜层的耐蚀性.结果表明,溶胶凝胶膜有效地封闭了镁合金表面微弧氧化膜的微孔,形成结合力好且较为致密的复合膜层.复合膜层的组成主要有MgO、M...     

Si3N4球/DLC膜摩擦副在真空环境下的摩擦学行为研究

采用非平衡磁控溅射技术在高速钢基体上制备了类金刚石(DLC)膜。采用球盘式摩擦磨损试验机考察了DLC膜在大气和真空环境干摩擦条件下的摩擦学性能,并比较分析了GCr15钢球和Si3N4球不同摩擦配副对DLC膜的摩擦学性能。采用光学显微镜及扫描电镜观察了摩擦副的磨损表面形貌。研究结果表明:由于转移膜的形成Si3N4球/DLC膜摩擦副在大气下具有良好的摩擦学性能;而在真空条件下摩擦副易发生明显的粘着磨损,使摩擦系数、磨斑增加,磨损表面上存在着较多的片状磨屑和微米级颗粒。     

LY12铝合金微弧氧化膜在海水中的摩擦学性能

为了提高铝合金在海水中的耐磨性,对LY12铝合金进行微弧氧化,采用扫描电镜、X射线衍射仪观察微弧氧化膜形貌并分析其成分;采用UMT-2型摩擦磨损试验机研究了微弧氧化膜在人造海水中的摩擦学性能。结果表明:LY12铝合金表面的微弧氧化膜由致密内层和疏松外层组成,在人造海水中微弧氧化膜的摩擦系数比LY12铝合金的低,摩擦磨损达到稳定状态后,前者的平均摩擦系数约为后者的1/3,微弧氧化膜能有效提高LY12铝合金在海水中的耐磨性。     

TiC／i—C复合硬质薄膜的制备和摩擦学行为的研究

介绍一种TiC/i-C双层复合硬质薄膜,该复合膜由碳化钛（TiC)膜层和i-C（离子辅助沉积）无定形硬质碳膜组成。采用反应磁控溅射的方法沉积碳化钛（TiC)膜层。随后在维持镀膜系统真空度的情况下,利用等离子体分解结合高能离子轰击的方法不间断地连续制备i-C类金刚石薄膜,TiC膜层对金属基片和表面i-C膜层都有良好的附着与结合强度,因此被用作中间过渡层,而表面i-C膜层则保持了DLC薄膜硬度高和摩擦系数小等优良的性能。对TiC/i-C复合膜的机械性能和摩擦学行为的测试显示该复合膜具有非常高的显微硬度及优良的摩擦学特性,诸如很高的抗附着磨损、磨耗磨损、划痕磨损的性能及很低的摩擦系数。与TiC单层膜与DLC单层膜比较,显示该TiC/i-C复合膜更能适合实际应用的需要,在国民经济中将有广阔的应用前景。     

AZ91D镁合金恒功率微弧氧化膜的结构及耐蚀性能

目前,对镁合金表面恒功率微弧氧化的研究尚不够深入。在Na2Si O3-Na OH体系中,通过恒功率控制微弧氧化,在AZ91D镁合金表面获得了微弧氧化膜。分别利用SEM,EDS,XRD,硫酸铜点滴及Na Cl浸泡腐蚀等方法分析了微弧氧化膜的形貌、成分、结构及耐蚀性能。结果表明:恒功率制备的微弧氧化膜由Mg,O,Si,Al元素组成,其物相主要由Mg,Mg O,Mg2Si O4组成;在1~3 k W功率内,随着功率的增加,膜层表面微孔数量减少,孔径增大,在含Cl-溶液中的耐腐蚀性能变差;与恒压控制相比,恒功率控制使得镁合金微弧氧化初期在大电流下起弧,而后期是在高电压环境下进行,导致所形成的微弧氧化膜具有较少的微孔,但具有较大的孔径和较快的生长速度。     

微弧氧化/磁控溅射复合涂层对镁微观结构与摩擦性能的影响

镁基材料表面进行微弧氧化处理(MAO)制备的多孔结构的陶瓷涂层在干摩擦环境下的摩擦系数较高,本文采用微弧氧化结合非平衡磁控溅射技术在纯镁基体表面制备出了MAO/CrN复合涂层。通过扫描电镜、显微硬度测试、X射线衍射仪能谱、摩擦磨损实验等手段研究了复合涂层的形貌、成分及摩擦磨损性能。结果表明:MAO/CrN复合涂层相比单层的MAO涂层力学与摩擦性能得到显著提高,其中硬度升高48%,载荷为1 N时的平均摩擦系数降低32.3%,转速为700 r/min时,磨损率降低达到74%。CrN/MAO复合涂层与WC硬质合金球在干摩擦过程中,在表层CrN涂层被磨穿之前,复合涂层磨损形式以黏着磨损和疲劳磨损为主。在表层CrN涂层被磨穿MAO涂层未被磨穿前,复合涂层的磨损形式以三体磨粒磨损为主。     

微弧氧化及硬质阳极氧化对7050铝合金表面氧化膜层的影响

为了比较微弧氧化和硬质阳极氧化对铝合金表面性能的影响,对7050铝合金试样分别进行微弧氧化及硬质阳极氧化处理,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计等分析了7050铝合金微弧氧化陶瓷层与硬质阳极氧化陶瓷层的物相组成、显微组织及显微硬度,并用摩擦磨损试验机对微弧氧化陶瓷层与硬质阳极氧化陶瓷层进行磨损性能研究。结果表明:微弧氧化陶瓷层的磨痕深度小于硬质阳极氧化陶瓷层的磨痕深度,而微弧氧化陶瓷层的平均磨损失重大于硬质阳极氧化陶瓷层的平均磨损失重,这是因为微弧氧化陶瓷层主要由Al、α?Al2O3、γ?Al2O3相组成,其密度较大,而硬质阳极氧化陶瓷层主要由非晶Al2O3组成,其密度较小。因此,在相同条件下通过Tabel摩擦磨损试验来比较微弧氧化陶瓷层与硬质氧化膜层的耐磨性时,应以相同条件下,相同磨损转数时,由剩余膜层的厚度来衡量。     

TiC/i-C复合硬质薄膜的制备和摩擦学行为的研究(英文)

介绍一种 TiC/i－ C双层复合硬质薄膜,该复合膜由碳化钛（ TiC）膜层和 i－ C（离子辅助沉 积）无定形硬质碳膜组成。采用反应磁控溅射的方法沉积碳化钛（ TiC）膜层。随后在维持镀膜系 统真空度的情况下,利用等离子体分解结合高能离子轰击的方法不间断地连续制备 i－ C类金刚 石薄膜。 TiC膜层对金属基片和表面 i－ C膜层都有良好的附着与结合强度, 因此被用作中间过 渡层,而表面 i－ C膜层则保持了 DLC薄膜硬度高和摩擦系数小等优良的性能。对 TiC/i－ C复 合膜的机械性能和摩擦学行为的测试显示该复合膜具有非常高的显微硬度及优良的摩擦学特性, 诸如很高的抗附着磨损、磨耗磨损、划痕磨损的性能及很低的摩擦系数。与 TiC单层膜与 DLC单 层膜比较,显示该 TiC/i－ C复合膜更能适合实际应用的需要,在国民经济中将有广阔的应用前景。