化学复合镀(Ni-P-MoS_2)缝纫机导杆的摩擦磨损性能研究

以缝纫机导杆的减摩需求为背景,以曲面-曲面接触方式,在5 mm振幅下,以不锈钢为基体,研究Ni-P镀层、外加MoS2的Ni-P镀层及Ni-P-MoS2复合镀层的往复滑动摩擦学行为,研究载荷、频率以及MoS2对摩擦因数和磨损率的影响。研究结果表明,镀层摩擦因数均随着滑行频率和载荷的的增加呈不同的变化趋势,Ni-P镀层的摩擦因数最大,外加MoS2的Ni-P镀层次之,Ni-P-MoS2复合镀层最小;其磨损率均随着滑行频率和载荷的增加而增加,Ni-P-MoS2复合镀层的磨损率较外加MoS2的Ni-P镀层与Ni-P镀层的小,这是由于MoS2的低摩擦性并在化学复合镀后具有较好的结合力,从而使Ni-P-MoS2复合镀层具有较好的耐磨性和自润滑性。     

Mo/MoS2-Pb-PbS复合薄膜的真空摩擦学行为研究

多组元复合是提高润滑薄膜苛刻工况下服役性能的有效方法。采用“射频磁控溅射+低温离子渗硫”复合工艺,在9Cr18轴承钢表面制备了Mo/MoS2-Pb-PbS复合固体润滑薄膜;利用自主研制的MSTS-1型多功能真空摩擦磨损试验机研究了8×10-5 Pa真空条件下法向载荷和滑动速率对Mo/MoS2-Pb-PbS复合薄膜摩擦学性能的影响。结果表明,在所设定的5种滑动速率下,Mo/MoS2-Pb-PbS薄膜的摩擦因数随滑动速率的增大而缓慢减小,磨损率经一定周次的跑合后逐渐趋于稳定;在不同的法向载荷下,随着载荷的增大,薄膜的摩擦因数呈近似抛物线增大,变化范围在0.03～0.24之间;薄膜表面的磨痕宽度同样随着载荷的增大而增大。     

MoS2-Zr复合薄膜的结构及摩擦特性研究

采用中频磁控溅射技术及多弧离子镀相结合的复合镀膜工艺,在硬质合金YT14基体上制备了MoS2-Zr复合薄膜.观察了MoS2-Zr复合薄膜表面及截面形貌,测试薄膜的厚度、结合力和显微硬度,进行摩擦磨损试验,并分析薄膜的摩擦磨损机理.结果表明,制备的MoS2-Zr复合薄膜结构致密,性能明显优于MoS2薄膜;厚度由2.0μm提高到2.5μm,结合力由28N提高到60N,显微硬度由280HV提高到900HV.MoS2-Zr复合薄膜的摩擦特性明显优于MoS2薄膜.MoS2薄膜磨损初始阶段摩擦因数只有0.06,在磨程15m后摩擦因数升到0.4.而MoS2-Zr复合薄膜的摩擦因数磨损初始阶段可达0.08,直到磨程60m摩擦因数达到0.4.薄膜的摩擦磨损过程主要是薄膜的剥落和转移的过程,复合薄膜由于结合力和硬度的提高,能够延缓薄膜的剥落及转移,提高薄膜的摩擦特性,延长薄膜的减摩润滑时间.     

MoS_2基复合润滑薄膜的制备及其摩擦性能

采用磁控溅射法在不锈钢基体上制备了MoS2/Ni复合润滑薄膜,研究了添加DLC(类金刚石薄膜)中间层对于MoS2/Ni复合薄膜的影响,探讨了复合润滑薄膜的减摩机理;使用EDS与XRD测定了复合薄膜的主要成分和物相结构,使用多功能摩擦试验机测定了薄膜的摩擦因数.结果表明:复合薄膜的主要成分为MoS2和Ni;薄膜中主要晶面为平行于基面的(002)晶面;复合薄膜的摩擦因数在0.06～0.18之间变化,且在高速重载的环境下具有更低的摩擦因数和更高的摩擦稳定性;中间层的加入进一步降低了复合薄膜的摩擦因数,达到0.04左右.     

射频磁控溅射WS_2-Ag复合薄膜的组织结构及环境摩擦磨损特性

采用射频磁控溅射方法在高速钢基体上制备WS2-Ag复合薄膜.用能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等对薄膜的成分、组织结构和形貌进行了表征;用划痕仪和球-盘式摩擦仪分别测试薄膜的结合力和大气及真空环境下的摩擦学性能.结果表明,Ag含量为3.23%～5.78%的WS2-Ag复合薄膜具有非晶态结构.Ag的掺入可使WS2薄膜平滑、致密,提高薄膜与基体的结合力,降低薄膜的摩擦因数和摩擦学特性环境敏感性.复合薄膜的耐磨性比纯WS2更加优异,Ag含量5.05%的复合薄膜具有最佳摩擦学性能,其在大气和真空中的磨损率分别为1.06×10-6和0.72×10-6 mm3/(N·m).     

不同石墨烯添加量下MoS2基复合涂层的摩擦磨损及耐腐蚀性能

为改善MoS2基固体润滑涂层的摩擦磨损性能和耐蚀性能,制备了不同石墨烯（GE）添加量的MoS2复合涂层,利用HSR-2M摩擦磨损试验机测试了复合涂层的摩擦磨损性能,并分析了其磨损机理,通过极化曲线、交流阻抗谱（EIS）研究了涂层在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。试验结果表明,0.8-GE/MoS2复合涂层的摩擦磨损和耐腐蚀性能最优,其平均摩擦因数和磨损率分别为0.232和2.379×10-13 m3/(N·m),较未添加石墨烯的MoS2涂层分别降低了49.56%和43%,腐蚀速率（1.96×10-8 A/cm2）较纯MoS2涂层（5.54×10-6 A/cm2）降低了近2个数量级。石墨烯的二维片状结构具有良好的自润滑性能,在涂层中均匀分布时能有效阻隔腐蚀介质的渗透,因此,石墨烯的添加提高了MoS2基复合涂层的摩擦学性能和耐腐蚀性能,石墨烯的最优添加量为0.8%（质量分数）。     

靶功率对射频磁控溅射制备MoS_2-Sb_2O_3复合薄膜结构和性能的影响

采用射频磁控溅射技术制备MoS2-Sb2O3复合薄膜,研究靶功率对薄膜性能和结构的影响。利用XRD、XRF分析薄膜的成分和结构,用CSM薄膜综合性能仪测试薄膜的硬度及附着力,通过承载力试验测试薄膜的承载性能,使用真空球-盘摩擦试验机测试真空和大气下薄膜的摩擦因数及耐磨寿命。结果表明:使用射频磁控溅射制备的MoS2-Sb2O3复合薄膜具有准非晶结构,其薄膜结构和成分受沉积时的靶功率影响;MoS2-Sb2O3复合薄膜在真空下具有比大气下更稳定的摩擦学性能,更长的耐磨寿命;提高溅射原子能量能有效地提高MoS2-Sb2O3复合薄膜的承载性能,减少薄膜的内应力,提高薄膜的附着力,提高薄膜的耐磨寿命。     

MoS_2-Zr复合薄膜的摩擦磨损特性研究

采用中频磁控溅射技术及多弧离子镀相结合的复合镀膜工艺,在硬质合金YT14基体上制备了MoS2-Zr复合薄膜.采用扫描电子显微镜(SEM)观察了MoS2-Zr复合薄膜表面及截面形貌,利用多功能材料表面性能试验仪测试了薄膜的厚度、结合力,利用显微硬度计测试薄膜的显微硬度,在高速环块磨损试验机进行了摩擦磨损试验,并分析了薄膜的摩擦磨损机制.结果表明:制备的MoS2-Zr复合薄膜结构致密,薄膜的厚度、结合力、显微硬度等性能参数明显优于MoS2薄膜,摩擦磨损性能有较大改善.薄膜的摩擦磨损过程主要是薄膜的剥落和转移的过程,复合薄膜由于结合力和硬度的提高,能够延缓薄膜的剥落及转移,降低薄膜的磨损率,提高薄膜的摩擦磨损特性,延长薄膜的作用时间.     

含无机类富勒烯(IF)过渡族金属硫化物纳米复合涂层的环境摩擦磨损特性

采用固-气相反应、反应沉淀和溶剂热诱导法实现了IF-MoS2、IF-WS2纳米粉体的宏观量制备.分别用化学共沉积方法在硬铝基体上制备Ni-P-(IF-WS2)复合镀层,磁控溅射和激光溅射技术在硬铝合金和钛合金基体上制各(Ni,Mo)/IF-(Mo,W)S2梯度纳米复合涂层和IF-(Mo,W)S2/(Ni,Mo)-IF-(Mo,W)S2多层纳米复合涂层.用划痕仪、球-盘式摩擦仪评估纳米涂层的结合力及其在真空(10-2 Pa)和大气中的摩擦磨损性能.Ni-P-(IF-MoS2)化学复合镀层的硬度、摩擦因数和磨损率明显低于Ni-P化学镀层.梯度和多层复合结构有利于涂层与合金基体结合力的提高.(Ni,Mo)/IF-(Mo,W)S2纳米梯度复合涂层和(Ni,Mo)-IF-(Mo,W)S2/IF-(Mo,W)S2纳米多层复合涂层在不同环境下都有低的摩擦因数和磨损率.含无机类富勒烯(IF-)WS2或MoS2的纳米复合涂层具有优良的环境稳定性.     

MoS2/石墨溅射涂层在真空中不同载荷下的摩擦磨损行为研究

为改进纯MoS2涂层的耐磨损性能,采用溅射技术合成了添加石墨的MoS2涂层。在球-盘摩擦试验机上,考察了法向载荷对MoS2/石墨溅射涂层真空中的摩擦因数和磨损率的影响,并利用扫描电子显微镜对其磨损形貌进行了分析。结果表明:在真空条件下,涂层的摩擦因数随着法向载荷的增大而减小;磨损率随载荷的增加而增加。涂层在真空中较低载荷下的磨损机制为疲劳磨损;在较高载荷下的磨损主要由塑性变形引起的小板片磨损控制。     

载流下MoS2/Ag纳米复合薄膜摩擦学性能

MoS₂基纳米复合薄膜具有良好的摩擦学性能,但较差的导电性能限制了其在载流条件下作为润滑材料的应用。为提高MoS₂基纳米复合薄膜的导电性能,采用非平衡磁控溅射系统沉积2种不同Ag含量的MoS₂/Ag纳米复合薄膜,并在不同的电流条件下研究MoS₂/Ag纳米复合薄膜与GCr15钢球对摩时的摩擦学性能。结果表明：在载流下2种MoS₂/Ag纳米复合薄膜表现出相似的摩擦性能,而低掺杂MoS₂/Ag薄膜具有更佳的耐磨性能,这归因于低掺杂MoS₂/Ag薄膜具有较好的力学性能;无载流时,MoS₂/Ag纳米复合薄膜在摩擦过程中生成的氧化物颗粒增加了磨损、降低了润滑性,磨损机制主要为磨粒磨损;电流小于0.5 A时,电流促进了转移膜形成,使得摩擦因数降低,但磨损率增加,磨损机制主要为黏着磨损;当电流大于0.5 A时,由于电弧烧蚀加速了薄膜的磨损,磨损机制主要为磨粒磨损、黏着磨损和电弧腐蚀磨损。     

射频磁控溅射法制备MoS2/SiC双层薄膜

采用射频磁控溅射法在室温、500℃的单晶硅和GCr15钢基体上制备了MoS2/SiC双层薄膜,并借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、摩擦磨损试验机以及划痕仪等研究了薄膜的结构、形貌、成分、摩擦学性能以及薄膜与基体的结合力。结果表明:当衬底温度为500℃时制备的MoS2/SiC双层薄膜表面致密平整,两层薄膜之间界面平直,膜厚约为0.8μm;该双层膜的摩擦因数低,耐磨性好;添加中间层可提高薄膜与基体的结合力。     

石墨烯/MoS2复合涂层多环境下的摩擦学性能

以MoS2作为润滑剂,以石墨烯(GE)作为润滑添加剂,采用喷涂法在GCr15钢样片表面制备不同含量的GE/MoS2复合涂层.利用HSR-2M型高速往复式摩擦磨损试验机测试涂层在干摩擦及海水环境中的摩擦磨损性能,并分析了磨痕形貌及磨损机制.结果表明:添加适量石墨烯可明显改善MoS2涂层的摩擦磨损性能,且海水环境中涂层的摩...     

射频磁控溅射法制备二硫化钼薄膜

用射频磁控溅射法在GCr15钢表面制得了MoS2薄膜。通过扫描电镜、摩擦磨损以及划痕试验仪研究了工艺参数对薄膜形貌和性能的影响。结果表明:采用射频溅射法,在功率200W、工作气压3Pa、时间2h条件下制备的MoS2薄膜性能最佳;沉积过程中沉积原子从衬底表面获得足够的扩散能量时薄膜按层状模式生长,扩散能量不足时薄膜按层岛复合模式生长;MoS2薄膜摩擦因数低,具有优良的摩擦学特性。     

Wear-Resistant PTFE/SiO2 Nanoparticle Composite Films

Polytetrafluoroethylene (PTFE) is a polymer that is well known for its exceptional tribological properties and, as such, it is commonly used to reduce the coefficient of friction between surfaces. In recent years it has also been established that by incorporating nanoparticle fillers in PTFE, it is possible to extend the polymer's life by reducing its wear rate. Although much study has been placed on bulk PTFE, very little study has been focused on thin films. This article demonstrates that SiO ₂ nanoparticles can be used as a filler to significantly reduce the wear of PTFE thin films while also maintaining a low coefficient of friction. The wear resistance and coefficient of friction of PTFE/SiO ₂ composite films on stainless steel substrates were tested using a linear reciprocating tribometer and compared to pure PTFE films and bare stainless steel to evaluate the benefit of incorporating the SiO ₂ filler in the film. The composite films showed a significant improvement in wear resistance when compared to pure PTFE films. The coefficient of friction for the composite film remained low and stable during a 50 g normal load friction test for a duration of approximately 300 cycles, whereas that of PTFE showed an increasing trend at onset. In addition, of 1.7 and 3.3 wt% SiO ₂ concentrations in solution, 3.3 wt% SiO ₂ showed better performance, with a much higher wear resistance than that of 1.7% SiO ₂ after being subjected to a 1,000-cycle abrasive wear test.     

Friction and wear behaviors of MoS2/Zr coated HSS in sliding wear and in drilling processes

MoS2 metal composite coatings have been successful used in dry turning, but its suitability for dry drilling has not been yet established. Therefore, it is necessary to study the friction and wear behaviors of MoS2/Zr coated HSS in sliding wear and in drilling processes. In the present study, MoS2/Zr composite coatings are deposited on the surface of W6Mo5Cr4V2 high speed steel(HSS). Microstructural and fundamental properties of these coatings are examined. Ball-on-disc sliding wear tests on the coated discs are carried out, and the drilling performance of the coated drills is tested. Test results show that the MoS2/Zr composite coatings exhibit decreases friction coefficient to that of the uncoated HSS in sliding wear tests. Energy dispersive X-ray(EDX) analysis on the wear surface indicates that there is a transfer layer formed on the counterpart ball during sliding wear processes, which contributes to the decreasing of the friction coefficient between the sliding couple. Drilling tests indicate that the MoS2/Zr coated drills show better cutting performance compared to the uncoated HSS drills, coating delamination and abrasive are found to be the main flank and rake wear mode of the coated drills. The proposed research founds the base of the application of MoS2 metal composite coatings on dry drilling.