表面处理复合涂层的摩擦学评价方法
面向水润滑条件磷酸盐黏结复合涂层的摩擦学性能研究
表面技术第52卷第11期摩擦磨损与润滑面向水润滑条件磷酸盐黏结复合涂层的摩擦学性能研究卞达a，钱善华a，何颖诗b，刘阳a，倪自丰a（江南大学 a.机械工程学院 b.纺织科学与工程学院，江苏 无锡 214000）摘要：目的实现海洋产业设备的不断优化，提高复合涂层在水环境下的摩擦学性能，扩大复合涂层在水环境中的应用。
方法通过添加不同含量的PS（聚苯乙烯微球）制备多孔磷酸盐黏结复合涂层，再将PAAM-alginate（聚丙烯酰胺-海藻酸盐）水凝胶真空压入多孔涂层中，并利用 UV（紫外线）引发聚合，从而制备PAAM-alginate/磷酸盐黏结复合涂层。
此外，利用多功能摩擦试验机、白光干涉仪、SEM和EDS等试验方法，对复合涂层在水环境中的摩擦学特性和微观结构进行研究。
结果PAAM-alginate水凝胶的压入，降低了复合涂层的表面粗糙度，平均为0.8 μm。
由于水凝胶较强的吸水和溶胀能力，改善了复合涂层的亲水性。
PAAM-alginate水凝胶的水化润滑能力有效提高了复合涂层在水环境中的摩擦学性能。
其中，具有4%PS的复合涂层显示出最佳摩擦学性能，平均摩擦系数由0.494降到了0.332，磨损率为1.18 mm3/(N·m)，仅为0%PS的复合涂层磨损率的1/4。
水环境下，4种不同PS含量的复合涂层的磨损形式都为疲劳磨损。
结论适量地压入PAAM-alginate水凝胶可以降低复合涂层的表面粗糙度，提高复合涂层亲水性，并提升复合涂层在水环境下的耐磨损性能。
关键词：复合涂层；水凝胶；聚丙烯酰胺-海藻酸盐；水化润滑；摩擦学性能中图分类号：TH117 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)11-0216-09DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.11.016Study on the Tribological Properties of Phosphate BondedComposite Coatings under Water Lubrication ConditionsBIAN Da a, QIAN Shan-hua a, HE Ying-shi b, LIU Yang a, NI Zi-feng a(a. School of Mechanical Engineering, n. School of Textile Science and Engineering, Jiang NanUniversity, Jiangsu Wuxi 214000, China)ABSTRACT: Hydrogel is a kind of three-dimensional network polymer formed by chemical or physical cross-linking of hydrophilic polymers. It can also be defined as a three-dimensional cross-linked polymer network that can swell but is insoluble in water. As a typical soft material, hydrogel contains many hydrophilic groups in their 3D networks and is one of the most important synthetic alternatives for natural lubricators. This material has ultra-high hydration lubrication capacity and can produce low friction coefficients, providing the basis for tribological applications in water environments. In order to improve the收稿日期：2022-09-25；修订日期：2023-05-13Received：2022-09-25；Revised：2023-05-13基金项目：国家自然科学基金（52205196）；江苏省自然科学基金（BK20190611）Fund：The National Natural Science Foundation of China (52205196); The Jiangsu Natural Science Foundation (BK20190611)引文格式：卞达, 钱善华, 何颖诗, 等. 面向水润滑条件磷酸盐黏结复合涂层的摩擦学性能研究[J]. 表面技术, 2023, 52(11): 216-224. BIAN Da, QIAN Shan-hua, HE Ying-shi, et al. Study on the Tribological Properties of Phosphate Bonded Composite Coatings under Water第52卷第11期卞达，等：面向水润滑条件磷酸盐黏结复合涂层的摩擦学性能研究·217·tribological properties of the composite coatings, the hydration and lubrication ability of hydrogels were applied to composite coatings. In this paper, porous phosphate bonded composite coatings were prepared by adding different contents of PS (polystyrene microspheres), and then PAAM-alginate (polyacrylamide-alginate) hydrogel was vacuum added to the porous coating, and UV light was used in initiated polymerization to prepare PAAM-alginate/phosphate bonded composite coatings. In the experiment, a Vickers hardness tester was used to measure the hardness of the coating. A contact angle measuring instrument was used to measure the contact angle of the coating. A multifunctional friction tester was used to characterize the tribological properties of the coating. A white light interferometer was used to measure the surface roughness of the coating and observe the three-dimensional morphology of wear marks on the coating, to calculate the wear rate of the coating. A scanning electron microscope was used to analyze the wear scar and cross-sectional micro-morphology of the coating. The wear scar and cross section micro-morphology of the coating were analyzed with a SEM (scanning electron microscope) and an EDS (energy dispersive spectroscopy). In addition, the swelling behavior of different composite coatings was evaluated by weighing. The results showed that with the addition of PAAM-alginate hydrogel, the hardness and surface roughness of the composite coating was reduced, and the average roughness was 0.8 μm. And because of its strong water absorption and swelling ability, the hydrophilicity of the composite coating was improved. More importantly, the hydration-lubricating ability of the PAAM-alginate hydrogel effectively enhanced the tribological properties of the composite coating in aqueous environment.Among them, the composite coating with 4 wt-% PS showed the best tribological properties, the friction coefficient decreased from 0.494 to 0.332, and the wear rate was 1.18 mm3/N·m, which was only a quarter of the wear rate of the composite coating with 0 wt-% PS, and one third of the wear rate of the composite coating with 6 wt-% PS. And the wear forms of the four composite coatings with different PS contents were fatigue wear in aqueous environment. The analysis results show that, an appropriate amount of PAAM-alginate hydrogel can reduce the surface roughness of the composite coating, improve the hydrophilicity of the composite coating, and improve the tribological properties of the composite coating in water environment.Based on the experimental results, the wear mechanism of PAAM alginate/phosphate bonded composite coatings is analyzed in this paper, which provides an new idea for the application and design of PAAM alginate hydrogel in water lubrication materials.KEY WORDS: composite coating; hydrogel; PAAM-alginate; hydration-lubricating; tribological property水凝胶是一种在水中溶胀而不溶于水的交联聚合物，通常由亲水高分子通过化学或物理交联形成[1]。
涂层滑爽性评价指标
涂层滑爽性评价指标一、摩擦系数摩擦系数是衡量涂层滑爽性的重要指标之一、摩擦系数可以分为静摩擦系数和动摩擦系数两种。
1.静摩擦系数：静摩擦系数是指在物体相对静止时的摩擦系数。
通过测量物体在静止状态下的摩擦力和垂直压力，可以得到静摩擦系数。
静摩擦力越小，涂层的滑爽性越好。
2.动摩擦系数：动摩擦系数是指在物体相对运动时的摩擦系数。
与静摩擦系数类似，通过测量物体在运动状态下的摩擦力和垂直压力，可以得到动摩擦系数。
动摩擦系数越小，涂层的滑爽性越好。
二、滑动性涂层的滑动性指的是涂层表面与外界物体接触时的滑动能力。
滑动性可以通过测量涂层表面的接触角来评价。
越接近0度，代表涂层表面的滑动性越好。
滑动性好的涂层表面能够减小与外界物体的摩擦力，使物体在涂层表面上更容易滑动，提高涂层的滑爽性。
三、耐磨性耐磨性是指涂层面临外界摩擦时的抗磨损能力。
耐磨性的好坏与涂层材料的硬度和耐磨剂的添加有关。
耐磨性好的涂层能够减少摩擦力对涂层的磨损，延长涂层的使用寿命。
耐磨性是评价涂层质量的重要指标之一，尤其对于需要经常接触外界物体的涂层而言，耐磨性尤为关键。
四、表面质量涂层表面质量是评价涂层滑爽性的另一个重要指标。
表面质量包括平整度、光洁度和温暖度。
1.平整度：涂层表面的平整度直接影响着物体在上面的滑动状态。
平整度好的涂层表面能够降低物体的阻力，提高涂层的滑爽性。
2.光洁度：涂层的光洁度直接影响着涂层表面的摩擦系数。
表面光滑的涂层能够减小涂层与外界物体之间的摩擦力，提升滑爽性。
3.温暖度：表面温暖度是指涂层表面的触感温暖与否，也与滑爽性有关。
温暖的涂层表面给人舒适感，提高滑爽性。
综上所述，涂层滑爽性的评价指标主要包括摩擦系数、滑动性、耐磨性和表面质量等方面。
通过对这些指标的量化测定和比较，可以评估涂层的滑爽性能，为涂层的改进和应用提供指导。
CVD TiC―TiN多层涂层与TiC及TiN单层涂层摩擦学性能的比较
CVD TiC―TiN多层涂层与TiC及TiN单层涂层摩擦学性能的比较CVD TiC-TiN多层涂层是一种具有很高应力和优良耐磨性能的表面涂层，以其超越传统单层涂层的摩擦学性能而备受青睐。
本文旨在比较CVD TiC-TiN多层涂层与TiC及TiN单层涂层的摩擦学性能，以探究其优劣之处。
实验采用球-板式滑动试验机对三种不同涂层进行了摩擦学性能测试。
实验采用固定负载和流体润滑的方式，测试三种涂层在相同试验条件下的摩擦力和磨损率。
实验结果表明，在相同负载和润滑条件下，CVD TiC-TiN多层涂层比TiC单层涂层表现出更低的摩擦力和更小的磨损率。
这是由于CVD TiC-TiN多层涂层的多层结构可以分布应力，降低了涂层的内应力，使其更加耐磨损、抗氧化，提高了表面的抗锈蚀性能。
同时，CVD TiC-TiN多层涂层具有更高的硬度和强度，从而使其更加抗磨损。
与此相比，TiN单层涂层表现出了很差的摩擦学性能，其摩擦力更高且磨损率更大。
这是由于TiN单层涂层具有较大的内应力和低硬度，容易受到表面破坏，并且在滑动试验中，往往产生大量的热量，使其表面更容易被氧化和失效。
综合来看，CVD TiC-TiN多层涂层因其多层结构、高硬度和抗磨损、抗氧化的性能表现出了明显的优势，比单层涂层更适用于高摩擦、高磨损和高温工作环境下的表面保护和涂层装备制造应用。
因此，本研究的实验结论有望为未来涂层和摩擦学领域的进一步研究提供有价值的参考。
除了在表现出更好的摩擦学性能方面，CVD TiC-TiN多层涂层还具有其他不同的优势。
首先，由于CVD TiC-TiN多层涂层的多层结构，它的厚度和组成可以在一定范围内进行控制，这使得它的应用范围更广泛，能够适应不同的使用环境和涂层需求。
其次，CVD TiC-TiN多层涂层可以通过控制合金成分、温度和气氛等参数得到优良的性能，因此在区别于TiC和TiN单层涂层的同类复合涂层中也有很高的应用前景。
此外，CVD TiC-TiN多层涂层还具有一定的生产成本优势，因为其采用化学气相沉积技术（CVD）进行制备，可以在一定程度上降低制备成本。
Ni-P／n-MoS2复合镀层制备与摩擦学性能研究
３ Ｌ ｎｈ ｕ Ｉｓ ｔｔ ｆＣ ｅ ｃ ｌ ｈ ｓ ｓＣ ｉｅｅＡｃ ｄ ｍ ｆＳ ｉｎ ｅ ， ａ ｚ ｏ ａ ｓ ３ ０ ０， ｈｎ ） ． ａ ｚｏ ｎｔ ｕｅｏ ｈ ｍｉａ Ｐ ｙ ｉ ， ｈｎ ｓ ａ ｅ ｙ ｏ ｃｅ ｃ ｓ Ｌ ｎ ｈ ｕ Ｇ ｎ ｕ７ ０ ０ Ｃ ｉａ ｉ ｃ
Ｗ ａ ｇＬ ｎ ｉ ＷｕＹ ｃ ｅ ｇ Ｘｉ Ｔｉｇ ＨｕＸｉｎ ｕ Ｓｕ ｉｏｕ ｕｈ ｎ ｏ ｎ ａｇｏ ｎＸａ ｊｎ
（ ． ｆｉ ｎ ｒ ｃ ｉｅｙＲ ｓａｃ ｎ ｔｕｅ Ｈｅｅ Ａｎ ｕ ３ ０ ８ Ｃ ｉａ １ Ｈｅｅ Ｇｅ ｅａ Ｍａ ｈｎ ｒ ｅｅ ｒｈ Ｉｓ ｔｔ， ｆｉ ｈ ｉ ０ ８ ， ｈｎ ； ｌ ｉ ２
ｆｃ ｅｃ ｅ ｘｍａ ａｕ ． ％ ．ｎｔ ａｉｇｔａ ｔｅ ｍｏｙ ｄ ｎ ｍ ｉ ｌｄ ａ ｏｐ ｒｃｅ ｎ ｔｅｃ ｍｐ ｓ ｅ ｃａｉｇａｅ ａ ｅｒａ ｈ ｓｍａｉ ｌｖｌｅ７ ８ ｉ￣ｃｔ ｈ ｔ ｈ ｌｂ ｅ ｕ ｄｓ ｆ ｅ ｎ ｎ —ａｔ ｌｓｉ ｈ ｏ ｏｉ ｏ ｔ ｒ ｉ ｎ ｕｉ ｉ ｔ ｎ
２１ ０ １年 ３月
润 滑 与 密 封
Ｌ ＵＢＲＩ ＣＡＴＩ ＯＮ ＥＮＣＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｍａ ． ２ １ ｒ ０１
第３ ６卷 第 ３期
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ ３ ５ ：１ ． ９ ９ ｊ ｉ ． ２ ４—０ ５ ． ０ １ ０ ． ２ ｓ １０ ２ １．３ ０７
Ａｂ ｔａ ｔＮｉＰ — ｏ ２ｃ ｍｐ ｓｔ ｏ ｔ ｇ ｒ ｒｐ ｒ ｄ ｗｉ ｉｐ ｒｅ ａ ｏ Ｍ ｏ ２ｐ ｒｉｌｓ ｂ ｈ ｙ ｏ ｌ ｃｒｌｓ ｓｒ ｃ ： — ／ｎ Ｍ Ｓ ｏ ｏ ｉ ｃ ａｉ ｓｗｅｅ ｐ ｅ ａ ｅ ｔ ｄ ｓ ｅ ｓ ｄ ｎ ｎ — Ｓ ａ ｔ ｅ ｙ ｔｅ ｗａ ｆｅｅ ｔｏｅ ｓ ｅ ｎ ｈ ｃ
《TiSiCN复合涂层的制备及摩擦磨损性能研究》范文
《TiSiCN复合涂层的制备及摩擦磨损性能研究》篇一一、引言随着现代工业技术的不断发展，材料表面的性能改进已成为提高产品使用寿命和性能的关键。
TiSiCN复合涂层因其优异的机械、化学和物理性能，在各种应用领域中展现出巨大的潜力。
本文将详细介绍TiSiCN复合涂层的制备方法，并对其摩擦磨损性能进行深入研究。
二、TiSiCN复合涂层的制备1. 制备原理TiSiCN复合涂层的制备基于物理气相沉积（PVD）技术，特别是通过等离子喷涂或脉冲激光沉积等工艺。
在此过程中，钛、硅、碳和氮等元素在高温和高压的条件下，通过化学反应和物理沉积相结合的方式，形成具有特定结构和性能的复合涂层。
2. 制备方法（1）选择合适的基材：基材的选择对涂层的性能具有重要影响。
常用的基材包括不锈钢、钛合金等。
（2）涂层设计：根据实际需求，设计出合理的涂层结构和成分。
（3）制备过程：在真空或惰性气体环境中，通过等离子喷涂或脉冲激光沉积等技术，将原料转化为气态，并在基材表面沉积形成涂层。
三、摩擦磨损性能研究1. 实验设计为研究TiSiCN复合涂层的摩擦磨损性能，我们设计了一系列实验。
首先，在不同条件下制备出不同厚度的TiSiCN复合涂层。
然后，通过摩擦磨损试验机对涂层进行摩擦磨损测试，记录不同条件下的摩擦系数和磨损量。
2. 实验结果与分析（1）摩擦系数：在各种实验条件下，TiSiCN复合涂层均表现出较低的摩擦系数。
这表明该涂层具有良好的减摩性能。
（2）磨损量：与未涂层样品相比，TiSiCN复合涂层在各种条件下的磨损量均显著降低。
这表明该涂层具有优异的耐磨性能。
（3）磨损机制：通过观察和分析磨损表面的形貌，我们发现TiSiCN复合涂层的磨损机制主要为轻微磨粒磨损和氧化磨损。
这表明该涂层在摩擦过程中能够有效地抵抗磨粒和氧化的影响。
四、结论通过本文的研究，我们成功制备了TiSiCN复合涂层，并对其摩擦磨损性能进行了深入研究。
实验结果表明，该涂层具有优异的减摩和耐磨性能，以及良好的抵抗磨粒和氧化损伤的能力。
Ni-P复合镀层摩擦磨损性能的研究
且磨损方式不同， 饭层的李按磨损性能表现也不尽相同
关钧词： 化学复合镀； ＆减康； 耐磨 磨恨方式
Ａ ｓ ａｔ Ｔ ｏ ｐｓｅ ｔｇ ｏ （ ｉ ） ｉ ａｄ ｉ ） Ｔ Ｅ ｃ ｅｏ ｔ ｏ ｃ ｂｎ ｅｓ ｓａ ｂ ｂ ｒｃ ｗ ｃ ｏ ｔｃ ｉ ｓ Ｎ－ － Ｃ （ － － Ｆ ａ ｏ ｐｓｅ ｎ ｏ ｓ ｌ ｔｔ ｙ ｔ ： ｏ ｍ ｉ ｏ ｎ ｆ Ｐ Ｓ ｎ Ｎ Ｐ Ｐ ａ ｒ ｄ ｉｄ ａ ｅ ｒ ｔ ｕ ｒｅ ｅ ｂ
镀铜 方法 １ 选用不含 Ｎ Ｏ ａ Ｈ且帆化亚铜 、 游离氮化
流至 ２Ａｄ ＇正常镀 ３ｍｎ ５／ ． ０ ｉ终止电镀。
方法 ２则不进行锌酸盐处理 ， 而在经 出光水洗
钠及络合剂含量较高的配方 为防止锌层薄而溶解．
采用带电 入槽 及 冲击电流 ， 加速 铜 电化 学 沉 积 。方
后进 入镀铬过程， ３习ｄ 镀约 ０ ５ ｉ， 以 ０ 郝 ． ｎ 后按 ｍ
ｆｒ ｅ ｒ ｄ ｆ ｅ ｔ ａ ｍｏｅ ｈｖ ｄ ｆ ｅｔ ｃ ｏ ｔｅ ｔ ｎ ｄ ａ ｂｈｖ ｒ ｏ ｔｅ ｔ ｇ ｕ ｈｒ ｅ ｅ ｎ ｗ ｒ ｄｓ ｅ ｅ ｎ ｅ ｅｔ ｎ ｆｃｏ ａ ｗ ｒ ａｉ ｓ ｈ ｃａ ｎｓ ｔ ｍｏ ｉ ｒ ｆ ｅ ａ ｉ ｒ ｆ ｓ ｈ ｒ ｉ ｎ ｅ ｅ ｏ ｆ ｏ ｉ ｆ ｆ ｉ Ｋ ｙ ｏｄ ： ｌ ｔ ｌ ｓ ｐ ｓｅ ｔ ｇ Ｗｅｒ ｉ ａｃ ｅｗ ｒｓ Ｅｅ ｒ ｅ ｃｍ ｏｉ ｐａｉ ； ａ ｒ ｓ ｎｅ＆ ｆ ｃ ｏ ａｌ ｉ ｉ ； ａ ｍｏｅ ｃ ｓ ｏ ｏ ｔ ｌ ｎ ｅ ｔ ｓ ｒ ｔ ｎ ｅ ａ ｏ Ｗｅｒ ｄ ｉ ｉ ｌｖ ｔ ｎ
异． 镀层 完整 、 晶细致 均匀 最 后烘 烤 中无 发现 脱 结 皮起泡 。方法 Ｉ 经锌 酸盐 处理后工件 表面已受 到锌
《2024年度电刷镀纳米MoS2-Cu基复合涂层导电与真空摩擦磨损性能》范文
《电刷镀纳米MoS2-Cu基复合涂层导电与真空摩擦磨损性能》篇一电刷镀纳米MoS2-Cu基复合涂层导电与真空摩擦磨损性能一、引言随着现代工业技术的快速发展，对于材料表面性能的要求越来越高。
电刷镀技术因其独特的优势，如操作简便、成本低廉、可实现局部修复等，被广泛应用于材料表面处理。
近年来，纳米复合涂层因其优异的物理和化学性能，在许多领域得到了广泛关注。
本篇论文旨在研究电刷镀纳米MoS2/Cu基复合涂层的导电性能及在真空环境下的摩擦磨损性能。
二、实验材料与方法本实验选用的电刷镀溶液包含纳米MoS2颗粒和铜基溶液。
采用电刷镀技术，在特定基材表面制备出纳米MoS2/Cu基复合涂层。
通过对涂层进行显微结构分析、导电性能测试、以及在真空环境下的摩擦磨损实验，研究其性能表现。
三、实验结果与分析1. 显微结构分析通过扫描电子显微镜（SEM）观察，我们发现纳米MoS2颗粒均匀地分布在Cu基体中，形成了致密的复合涂层。
这种结构有助于提高涂层的物理和化学性能。
2. 导电性能研究实验结果表明，纳米MoS2的加入显著提高了涂层的导电性能。
这主要是由于纳米MoS2的导电性能优于Cu基体，且其纳米级尺寸使得电子在涂层中的传输更加顺畅。
此外，涂层的导电性能还与其微观结构密切相关。
3. 真空摩擦磨损性能研究在真空环境下，纳米MoS2/Cu基复合涂层表现出优异的摩擦磨损性能。
这主要归因于纳米MoS2的润滑作用以及Cu基体的支撑作用。
在摩擦过程中，纳米MoS2颗粒能够有效地减少摩擦系数，降低磨损率。
同时，Cu基体为涂层提供了良好的附着力和韧性，使得涂层在摩擦过程中不易脱落。
四、讨论与展望本实验研究了电刷镀纳米MoS2/Cu基复合涂层的导电与真空摩擦磨损性能。
实验结果表明，该涂层具有优异的导电性能和真空摩擦磨损性能，可广泛应用于电气、机械等领域。
然而，仍需进一步研究涂层的制备工艺、性能优化以及在实际应用中的表现。
此外，对于涂层的耐腐蚀性、热稳定性等性能也有待进一步探讨。
《电刷镀纳米MoS2-Cu基复合涂层导电与真空摩擦磨损性能》范文
《电刷镀纳米MoS2-Cu基复合涂层导电与真空摩擦磨损性能》篇一电刷镀纳米MoS2-Cu基复合涂层导电与真空摩擦磨损性能一、引言电刷镀技术作为一项表面工程技术，因其独特性和高效率被广泛应用于制造工业的表面处理领域。
该技术以独特的复合涂层和强大的导电性特点著称。
近期，MoS2（二硫化钼）材料由于其独特的层状结构和优良的摩擦学特性受到了极大的关注。
结合电刷镀技术，将纳米MoS2与Cu基复合，形成涂层，不仅能够提高导电性能，还能在真空环境下展现出优异的摩擦磨损性能。
本文将重点研究这种复合涂层的导电性和真空摩擦磨损性能。
二、纳米MoS2/Cu基复合涂层的制备纳米MoS2/Cu基复合涂层的制备采用电刷镀技术。
电刷镀过程中，以MoS2纳米粒子与铜离子（Cu+）为主要成分的复合电镀液作为电镀材料，通过特定的电极设计及工艺参数控制，将涂层均匀地镀在目标材料表面。
在电镀过程中，通过调节电流、电镀时间等参数，可以控制涂层的厚度和组成比例。
三、复合涂层的导电性能研究对于复合涂层的导电性能研究，我们主要从以下几个方面进行：1. 电阻率测试：通过四探针法测量涂层的电阻率，分析MoS2纳米粒子的含量对涂层电阻率的影响。
2. 微观结构分析：利用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察涂层的微观结构，了解纳米粒子在涂层中的分布情况。
3. 载流子迁移率研究：通过霍尔效应等实验手段研究涂层中的载流子迁移率，分析其导电机制。
四、复合涂层的真空摩擦磨损性能研究对于复合涂层的真空摩擦磨损性能研究，我们主要进行了以下实验和讨论：1. 真空环境下的摩擦磨损测试：通过在不同真空中度的环境中进行摩擦磨损测试，评估涂层在真空环境下的耐磨性能。
2. 磨损形貌分析：利用光学显微镜和SEM观察磨损后的形貌，分析磨损机理。
3. 摩擦系数分析：记录不同真空环境下摩擦系数变化，探讨纳米MoS2的润滑作用及影响机制。
五、实验结果与讨论通过对实验结果的分析和讨论，我们得出以下结论：1. 纳米MoS2的加入显著降低了涂层的电阻率，提高了其导电性能。
金属材料表面涂层技术的制备方法与性能评估
金属材料表面涂层技术的制备方法与性能评估导语随着科技的发展，金属材料的表面涂层技术日益受到人们的关注。
金属材料表面涂层技术可以提高材料的耐蚀性、耐磨性、耐热性等性能，并改善其外观。
本文将介绍金属材料表面涂层技术的制备方法以及对涂层性能的评估方法。
一、金属材料表面涂层技术的制备方法1. 热喷涂技术热喷涂技术是一种通过热源将涂层材料加热熔化后，以一定速度喷射到金属材料表面的方法。
常用的热喷涂技术包括火焰喷涂、高速喷涂和等离子喷涂等。
这些技术能够制备出具有较大厚度的涂层，并具有良好的结合强度。
2. 真空蒸镀技术真空蒸镀技术是一种将涂层材料蒸发到真空环境中，然后在金属材料表面上沉积的方法。
在真空中，涂层材料的分子或原子蒸发后会在金属表面形成一层薄膜。
真空蒸镀技术可以制备出高质量、高纯度且具有良好附着力的涂层。
3. 电化学方法电化学方法是利用电解液中的金属离子在金属材料表面电化学沉积形成涂层的方法。
常用的电化学方法包括电镀、阳极氧化和电沉积等。
这些方法能够制备出具有较高均匀性和良好耐腐蚀性的涂层。
二、金属材料表面涂层性能的评估方法1. 膜层致密性测试涂层致密性是评估涂层质量的重要指标之一。
常用的测试方法包括刨切法、重量法和氩气渗透法等。
这些方法通过测量涂层的密度、重量和抗气体渗透能力来评估涂层的致密性，从而判断涂层的功能。
2. 膜层附着力测试涂层附着力是评估涂层与金属基材之间结合强度的指标。
常用的测试方法包括剥离试验、拉拔试验和刮擦试验等。
这些方法通过施加一定的力量来测试涂层与基材之间的结合强度，从而评估涂层的附着力。
3. 膜层硬度测试涂层硬度是评估涂层耐磨性的指标。
常用的测试方法包括磨损试验、厚度测量和显微硬度测试等。
这些方法通过测量涂层表面的硬度来评估涂层的耐磨性，并据此判断涂层的使用寿命。
4. 膜层耐腐蚀性测试涂层的耐腐蚀性是评估其在腐蚀介质中的稳定性的指标。
常用的测试方法包括盐雾试验、电化学腐蚀测试和浸泡试验等。
非晶纳米复合镀层的摩擦学性能
·6 · Mar. 2008
Electroplating & Pollution Control Vol. 28 No. 2
王兰等[30] 在研究 (Ni2P) 2SiC2Mo S2 复合镀层的 表面形貌 、成分 、内部结构及摩擦学性能等时发现 : 复合镀层热处理后发生了晶化转变 ;附着力随着热 处理温度的升高而提高 ;硬度低于 (Ni2P) 2SiC ,而高 于 (Ni2P)2Mo S2 镀层 ;摩擦磨损性能比 ( Ni2P) 2SiC 、 (Ni2P) 2Mo S2 要好得多 ,是一种具有良好耐磨性及 减摩性的复合镀层 。郭忠诚等[31] 研究了 R E2( Ni2 W2B)2B4 C2Mo S2 复合镀层在不同氧化温度和时间 下的抗高温氧化性和摩擦学性能 。结果显示 :复合 镀层的硬度随着热处理温度的升高先增加后降低 ; 当热处理温度为 400 ℃时 , 维氏硬度达到极大值 (13 420 M Pa) ,其耐磨性最好 。分析认为 ,高的热 处理温度改变了镀层的组织结构 ,稀土作用下的硬 质点增加 ,而 B4 C 、Mo S2 为自润滑材料 ,提高材料的 耐磨性能 。对镀层形貌分析认为 :随着电流密度或 镀液温度的升高 ,复合镀层晶粒粗大 ;反之 ,镀层表 面晶粒细小 。经高温 ( > 500 ℃) 热处理的复合镀 层 ,主要成分为 CeO2 和 B4 C ,说明稀土和 B4 C 提高 了材料的抗高温氧化性能 。热处理温度对试样耐磨 性的影响规律 ,如图 1 所示[31] 。从图中可以看出 ,经 热处理后试样的耐磨性均较镀态的好 。当温度达到 400 ℃时 ,试样的耐磨性最好 ;而随着热处理温度的 升高耐磨性减弱 ,但仍较镀态下镀层的磨损性能好 。 分析认为 :400 ℃热处理后 ,材料内部的的硬质点增 多 ,提高了材料的耐磨性能 ;随着温度的进一步升高 , 镀层内部的晶粒开始变得粗大 ,晶粒的取向性变得明 显 ,晶体材料的缺陷增多 ,减弱了材料的耐磨性能。
钛合金表面MoS_2_TiN复合涂层的摩擦性能研究
第39卷 第2期 2010年4月表面技术Vol.39 No.2 Apr.2010SURFACE TECHNOLOGY钛合金表面MoS 2/TiN 复合涂层的摩擦性能研究王利捷,杨军胜(长安大学,西安710046)[摘 要] 采用复合处理的工艺方法,在Ti 6Al 4V 合金表面制备复合涂层。
用X 射线衍射仪、扫描电子显微镜和X 射线能谱仪分析复合涂层表面相结构、表面及截面微观形貌和沿截面各元素分布状态。
对不同处理后的截面硬度梯度进行了分析比较,在M M 200磨损实验机上测定了复合涂层的摩擦性能。
结果显示,复合涂层是由单质的Ti,M o 和Mo S 2,TiN 以及过渡层组成,在干摩擦、纯滑动的条件下摩擦性能优良。
[关键词] 钛合金;离子渗氮;磁控溅射;Mo S 2/TiN 复合涂层[中图分类号]TB332[文献标识码]A[文章编号]1001 3660(2010)02 0011 03The Study on Tribological Properties of MoS 2/TiNComposite Coating on the Surface of Titaniu m AlloyW ANG Li j ie,Y ANG J un sheng(Chang'a n U niversity ,Xi'an 710064,China)[Ab stract] A composit e coat ing layer w as formed on the surface of T i 6A l 4V alloy by the combined treatmeng process.T he phase st ructure of t he surf ace w ere analyzed by XRD,the microst ructure of the surface and cross secturewere invest igated by SEM,the dist ribut ion of the element along the cross secture were st udied by EDS.T he cross section hardness gradient af ter different t reat ment w ere compared.T he tribological properties of the composite coating w ere t est ed on M M 200w ear machine.T he results indicate that the composite coat ing layers are composed of the T i,M o,M oS 2,T iN and t ransition layer.T he t ribological properties are improved in the dry f rict ion and pure slippage condit ion.[Key words] T itanium alloy;Plasma Nitriding;M agnet ron sput tering;M oS 2/T iN composite coat ing[收稿日期]2010 01 26[修订日期]2010 02 02[作者简介]王利捷(1957-),女,北京人,副教授,主要研究方向为材料表面改性。
工程导向宏观超润滑二维复合涂层设计、制备及摩擦学性能研究
工程导向宏观超润滑二维复合涂层设计、制备及摩擦学性能研究工程导向宏观超润滑二维复合涂层设计、制备及摩擦学性能研究摘要：近年来，二维材料的研究与发展取得了重大突破，其独特的表面性质为制备高性能润滑材料提供了新的思路。
本文基于此，通过工程导向的设计和制备方法，研究了一种新型的宏观超润滑二维复合涂层，并对其摩擦学性能进行了详细研究。
实验结果表明，该复合涂层具有优异的摩擦学性能和耐磨性，能够显著降低材料之间的摩擦系数，具有广阔的应用前景。
关键词：二维材料，复合涂层，摩擦学性能，工程导向1. 引言近年来，纳米科技的发展使得材料科学领域取得了重大突破。
在此过程中，二维材料作为一种新型的材料体系，引起了广泛的关注。
二维材料具有独特的结构和性质，如高比表面积、优异的机械性能等，这使得其在润滑材料领域具有巨大的潜力。
2. 实验设计和方法本文采用工程导向的方法进行宏观超润滑二维复合涂层的设计和制备。
首先，选取适合的基底材料作为载体，如金属或聚合物基材。
然后，在基底材料表面沉积一层二维材料，如石墨烯或二维过渡金属硫属化物。
最后，通过化学反应或物理方法将二维材料与基底材料牢固结合，形成宏观超润滑二维复合涂层。
3. 结果与讨论实验结果表明，所制备的宏观超润滑二维复合涂层具有优异的摩擦学性能和耐磨性。
在干摩擦条件下，该涂层能够显著降低材料之间的摩擦系数。
此外，该涂层还具有较高的耐磨性，可保持长时间的超润滑状态。
这得益于二维材料的独特表面结构和性质，使得复合涂层具有低摩擦、高抗磨和自润滑等特点。
4. 应用前景宏观超润滑二维复合涂层具有广阔的应用前景。
首先，其在机械制造领域中的应用可有效降低零件的摩擦损耗和能量消耗，提高系统的工作效率。
其次，在电子器件中的应用可提高设备的可靠性和性能稳定性。
另外，该复合涂层还可应用于传感器和生物医学领域，如减少生物体内植入物的摩擦和磨损。
5. 结论本文基于工程导向的方法，成功设计和制备了一种新型的宏观超润滑二维复合涂层，并对其摩擦学性能进行了研究。
材料表面处理对摩擦性能和耐磨性能的影响分析
材料表面处理对摩擦性能和耐磨性能的影响分析在工程应用中，材料的表面处理是一项重要的技术，旨在改善材料的摩擦性能和耐磨性能。
通过对材料表面进行处理，可以有效地提高材料的性能，延长其使用寿命。
本文将对材料表面处理对摩擦性能和耐磨性能的影响进行分析。
首先，材料表面处理可以改善材料的摩擦性能。
摩擦是指两个物体相互接触并相对移动时产生的阻力。
摩擦性能的优化对于许多工程应用来说至关重要。
常见的表面处理方法包括涂覆、喷涂和电镀等。
这些处理方法可以在材料表面形成一层附着的涂层，改变材料的表面形貌、化学性质和物理性能，从而降低材料间的摩擦系数和摩擦力。
例如，对于金属材料，通过涂覆一层低摩擦涂层，可以减少材料间的摩擦力和磨损，提高材料的摩擦性能。
此外，一些先进的表面处理技术，如纳米涂层和钢化处理，还可以改善材料的微观和表面结构，从而进一步提高材料的摩擦性能。
其次，材料表面处理对材料的耐磨性能也有显著影响。
耐磨性是指材料在摩擦或磨蚀条件下抵抗磨损的能力。
在实际工程中，许多工件常常处于高速、高温和高压等恶劣的工况条件下，容易发生磨损。
因此，提高材料的耐磨性能是非常重要的。
材料表面处理可以增加材料的硬度、抗磨蚀能力和抗疲劳性能，从而提高材料的耐磨性。
例如，通过表面氮化、渗碳、氧化等处理，可以形成一层具有高硬度和耐磨性的表面，增强材料的耐磨性能。
此外，采用涂覆技术，可以在材料表面形成一层具有耐磨、防护和耐蚀性能的涂层，进一步提高材料的耐磨性。
然而，需要注意的是，不同的表面处理方法对摩擦性能和耐磨性能的影响有所不同。
选择合适的表面处理方法对于实现预期的性能提升至关重要。
通常，选择表面处理方法需要综合考虑材料的特性、工作环境和表面处理技术的可行性等因素。
此外，材料的表面处理也需要专业的技术和设备支持，以确保处理效果的一致性和稳定性。
总的来说，材料的表面处理对于提高摩擦性能和耐磨性能具有显著的影响。
通过合理选择和应用表面处理技术，可以改善材料的摩擦性能和耐磨性能，提高工程部件的使用寿命，并减少维护和更换成本。
自润滑复合镀层的摩擦学性能及其强化机理分析
ｓ ｒ ｎｇ ｈｅ ｎ ｅ ｈａ ｓ ｏｆｆｉｔｏｎ ａ ｅ ｒｏ ｈｉ ｏ ｐ ｉｅ ｃ ｔｎｇ ｓ ａｓ ｎａ ｙ ｅ ． ｔｅ ｔ ｎｉｇ ｍ ｃ ｎｉｍ ｒｃ ｉ ｎｄ ｗ ａ ｆｔ ｓ ｃ ｍ ｏｓｔ ｏａ ｉ ｓ ｉ ｌｏ ａ ｌ ｓ ｄ Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ： ｓ ｌ－ｕｂ ｉａ ｉ ｇ；ｃ ｍ ｐｏ ｉｅ ｃ ａ ｉ ｓ；ｔ ｉ ｌ ｇｉａｌｐｒ ｐｅ ｔｅ ｓｒ ｎ ｈ ｉ ｅ ｈａ ｉｍ ｄ ｅ ｆｌ ｒｃ ｔｎ ｏ ｓｔ ｏ ｔｎｇ ｒｂｏ ｏ ｃ ｏ ｒｉｓ； ｔ ｅ ｇｔ ｅｎｎｇ ｍ ｃ ｎｓ
ｃ ｍ ｐｏ ｉｅ ｃ ｔｎｇ ｒ ａ ａ ｙ ｉｅ ａ ｄ ｄｉｃ ｓ ｅ ｉ ｈｉ ｐ ｐｅ ． Ｔ ｈ ｔｉ ｏ ｏ ｃ ｌ ｅ ｖｏｒ ｏ ｏｍ ｐ ｉｅ ｃ ａｔｎ ｏｄｆｅ ｗｉｈ ｏ ｓｔ ｏａ ｉ ｓ ａ ｅ ｎ ｌ ｓｓ ｄ ｎ ｓ ｕ ｓ ｄ ｎ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ ｒｂ ｌ ｇｉａ ｂ ｈａ ｉ ｆ ｃ ｏｓｔ ｏ ｉｇｓ ｍ ｉｉｄ ｔ ｓ ｌ－ｕ ｉａ ｉ ｄｄ ｔｖ ｓ ａ ｒ ｐ ｔ ｅｆｌ ｂｒｃ ｔｎｇ ａ ｉｉｅ ｓ ｇ ａ ｈｉｅ， ｍ ｏ ｙ ｅ ｌ ｂｄ ｎｕｍ ｉ ｕｆｄ ｄ ｓ ｌｉ ｅ， ｐ ｙｔ ｔａ ｌ ｏ ０ ｔ １ ｎ ｏｌ ｅ ｒ ｆｕ ｒ ｅ ｈｙ ｅ ｅ， ｃ ｒ ｎ ｎａ ｏ ｕ ｓ ｉ ｄｓ ｕ ｓ ｄ， ａ ｄ ｈ ａ ｂｏ ｎ ｔ ｂｅ ｓ ｉｃ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ
中 图分 类 号 ： ＴＱ ５ １３
文献 标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ０４ ４ （ ０ ０ ０ — ０ ５０ １ ０—７ ２ ２ １ ）６００ ４
பைடு நூலகம்０ 前 言
现代工 业 的发 展对 机械工业 产 品精度 的要 求越 来越 高 ， 尤其 对机 械设备零部件 ， 如导轨 、 、 轴 齿轮 、 轴 承等 的工作表 面的 耐磨性 和耐蚀 性提 出了更 高 的要 求口 。轴的表面 渗碳 、 ］ 渗铬 、 氮 共渗 等技 术被 广泛 碳 采用 ， 由于其前 期设 备投 入较 大 ， 但 限制 了其应 用 范 围ｌ 。激光表面技术是重要 的应 用技术 之一 ， ２ ］ 在处理 工件表面时具有 较好 的效果 ， 但成 本 较 高、 生产 效率 较低 ， 故没有被生产所采用口 。在工 件表 面进行 涂覆 ］ 处理 ， 因其 成本低 廉 、 设备投入少 、 镀层 厚度易控 等优 点在生产 中得 到广泛应用 。其 中， 镍基 复合镀层 具有 优 良的耐磨性 和 自润滑性 ， 可以显著改 善金属表 面 的 耐磨 和减摩性 能而得到广泛的研究与应用 ］ 。。
TC4表面渗Nb、C、N复合涂层的制备及其摩擦磨损性能研究
TC4表面渗Nb、C、N复合涂层的制备及其摩擦磨损性能研究采用双阴极等离子溅射技术在TC4合金表面制备了铌碳氮复合涂层，利用XRD和维氏显微硬度计观察其物相和表面微观形貌，并对其摩擦磨损性能进行研究。
结果表明：复合涂层由Nb2C，Nb2CN两种物相组成，厚度约10um。
涂层摩擦系数低于0.35，且比磨损率较TC4合金降低了两个数量级，对载荷几乎不具敏感性。
标签：复合涂层；金属碳氮化物；磨损Abstract：Niobium carbonitride composite coatings were prepared on TC4 alloy by double cathode plasma sputtering technique. The phase and surface morphology of the coatings were observed by XRD and Vickers Indenter，and the friction and wear properties of the coatings were studied. The results show that the composite coating consists of two phases of Nb2C and Nb2CN，and the thickness of the coating is about 10 um. The friction coefficient of the coating is lower than 0.35，and the specific wear rate of the coating is two orders of magnitude lower than that of the TC4 alloy，and it is almost insensitive to the load.Keywords：composite coating；metal carbonitride；wearTC4钛合金是一种α+β型两相钛合金，具有比强度高、耐腐蚀等优越性能，在航空航天、医疗、汽车等领域广泛应用，但是硬度低、不耐磨损的缺点也很明显。
纳米PTFE粒子复合Ni-P化学镀层的摩擦学行为
纳米PTFE粒子复合Ni-P化学镀层的摩擦学行为摘要：纳米PTFE粒子复合Ni-P化学镀层是一种新型的功能化涂层，它在提高金属表面硬度和耐磨性的同时，也保证了其良好的自润滑性能。
本文通过研究该复合涂层的制备工艺、微观结构以及摩擦学行为，探讨了其在实际应用中的优点和局限性。
关键词：纳米PTFE粒子；Ni-P化学镀层；复合涂层；摩擦学行为1. 引言纳米PTFE粒子是一种具有良好自润滑性能的纳米材料，它可通过复合化学镀等方法制备成为复合涂层，以改善金属表面的摩擦学性能。
化学镀Ni-P是一种热流体处理技术，能够通过控制沉积速率和膜厚，制备具有高硬度和耐磨性的Ni-P复合涂层。
将纳米PTFE粒子与Ni-P复合涂层相结合，能够兼具二者的优点，实现涂层表面的低摩擦、低磨损和高耐腐蚀性能。
2. 实验方法采用化学镀Ni-P方法制备纳米PTFE粒子复合Ni-P涂层，探究其在常温下的摩擦学行为。
用SEM和EDS分析涂层的微观结构和元素组成，利用滑动模拟机测试复合涂层的摩擦系数、磨损量和耐腐蚀性能。
3. 实验结果经过化学镀Ni-P和复合涂层制备后，SEM观察到Ni-P复合涂层中散布着均匀分布的纳米PTFE粒子，涂层表面光洁光亮，表面粗糙度小。
EDS分析发现涂层中含有Ni、P、F等元素，其中F元素主要来自PTFE粒子。
在滑动模拟机实验中，纳米PTFE粒子复合Ni-P涂层的摩擦系数为0.13-0.15，磨损量仅为基材的1/7左右，表明该涂层具有良好的自润滑性和低摩擦磨损特性。
此外，在盐雾腐蚀试验中，涂层的腐蚀率也远远低于基材。
4. 结论纳米PTFE粒子复合Ni-P涂层具有优异的摩擦学性能和耐腐蚀性能，实现了高硬度、高耐磨和良好的自润滑性能的兼顾。
然而，该复合涂层对制备工艺和粒子浓度的要求较高，仍需更深入的研究与改进。
当前，纳米PTFE粒子复合Ni-P化学镀层已经被广泛应用于航空、汽车、机械等领域中。
例如，在飞机发动机滑环接触面、汽车离合器、摩托车链条等部位涂层纳米PTFE粒子复合Ni-P化学镀层，减少部件间的摩擦磨损，提高部件的使用寿命和可靠性。
复合材料的摩擦学性能测试与分析
复合材料的摩擦学性能测试与分析复合材料，作为一种新型材料的代表，其应用范围越来越广泛。
随着科技技术的进步，复合材料已经广泛应用于航空、航天、汽车等领域。
其中，摩擦学性能测试与分析是复合材料研究领域中的一个重要方面。
本文将简要介绍复合材料的摩擦学性能测试方法及分析过程。
一、摩擦学性能测试方法1. 压缩试验法压缩试验法是目前最常用的测试方法之一。
该方法通过对材料进行压缩试验，得到摩擦学性能数据。
主要包括材料的压缩强度、摩擦系数等。
该方法的测试过程较为简单，只需要将样品置于试验机之中，进行压缩试验即可。
但是，该方法对样品的形状、尺寸以及表面处理都会产生影响，需要在测试前注意样品的制备工作。
2. 滚动试验法滚动试验法是另一种常用的测试方法。
该方法利用滚动摩擦效应，通过测试材料在滚动状态下的摩擦系数得出摩擦学性能数据。
该方法需要专门的设备进行测试。
通过将样品装置于滚动试验机中，进行滚动试验，得到样品的摩擦系数、滚动摩阻系数等数据。
3. 旋转试验法旋转试验法是另一种测试复合材料摩擦学性能的方法。
该方法采用旋转摩擦效应，通过测试材料在旋转状态下的摩擦系数等得出摩擦学性能数据。
该方法需要特定的测试设备支持，通过将样品装置于旋转试验机中，进行旋转试验，得到摩擦学性能数据。
二、分析过程摩擦学性能测试得到的数据丰富多样，需要进行一定的分析过程。
基本的分析方法包括以下几个方面：1. 特征参数计算对于每个样品，都需要计算出其特征参数。
比如，摩擦系数、摩擦热、摩擦力等等特征参数。
这些参数可以反映样品的基本摩擦学性质。
2. 数据处理摩擦学性能数据往往十分丰富，需要进行数据处理和分析。
可以使用统计学方法、机器学习方法等对数据进行分析和处理。
3. 结果分析分析数据处理后的结果，查看是否符合预期。
如果需要，可以再次进行测试并分析。
4. 比对将已有的数据与其他复合材料数据进行比对，找到其中的差异以及相似之处。
通过以上分析过程，可以深入了解复合材料在摩擦学性能方面的特点和性质，为指导其在实际应用中的使用提供参考。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
收稿日期:2005-05-08作者简介:庞国星(1963—),男,博士研究生,从事材料工程教学与科研工作1E 2mail:panglfht@1631com 1表面处理复合涂层的摩擦学评价方法庞国星1,2 陈华辉1(11中国矿业大学(北京校区)材料工程系 北京100083;21北华航天工业学院材料工程系 河北廊坊065000)摘要:从涂层的摩擦学评价的重要参数、涂层与基体间的粘合力、涂层力学性能、涂层的摩擦学特性以及涂层零件的摩擦学特性等方面介绍了金属切削刀具和模具等工件的复合涂层的摩擦学涂层的评价方法,指出了在轻合金涂层材料、低摩擦因数的涂层、涂层韧性的改进、涂层磨损试验方法、涂层设计和评价的工具等方面需要进一步研究。
关键词:涂层;摩擦学;涂层评价中图分类号:T H11711 文献标识码:A 文章编号:0254-0150(2006)3-163-3Eva lua ti on M ethods of Tri bolog i ca l Perfor mance for Co m positeCoa ti n g of Surface Trea t mentP a ng Guo xi ng1,2 C he n Hua hu i1(1.Depart m ent ofM aterial Engineering,China University ofM ining Technol ogy,Beijing 100083,China;2.Depart m ent ofM aterial Engineering,North China I nstitute of A str onautic Engineering,Langfang Hebei 065000,China )Abstract:Evaluati on methods of tribological perfor mance for composite coating of surface treat ment used in metalcutting t ools and molds etc .workp iece were intr oduced fro m i mportant parameters of evaluati on methods of tribol ogical coating,binding force bet ween the coating and the base,mechanical p roperties of coatings,tribological characteristic of coating,tribol ogical characteristic of coated workp iece,and the further research directions were pointed out for coating material of light all oy,l ow fricti on coefficient coating,i mp r ovement of coating toughness,wear test method,tools for designing and evaluating coatings etc .Keywords:coating;tribol ogy;evaluation on coating 瑞典的Sandvik 公司在1969年引入了第一例摩擦学CVD 涂层(Ti C )用于硬质合金刀具,在1970年引入PVD 涂层(Ti N )用于高速钢刀具,目前这两类涂层仍被认为是最好的摩擦学涂层。
现代摩擦学领域应用的涂层仍然主要是用在切削刀具上。
在刀具的发展中,有两类倾向值得注意即干切削和高速切削淬硬钢。
这两类切削都要求切削刀具具有高的热硬性和化学稳定性等,这些都可以依靠表面处理的发展来解决。
把摩擦学涂层应用于成形工具和机械零件上目前仍处于初级阶段,而成形工具和机械零件在工业中比切削刀具占的份额要大得多。
但下列原因阻碍了表面处理在成形工具和机械零件上的应用:(1)很多成形工具和机械零件的尺寸较大,用目前的处理工艺不太经济;(2)多数成形工具和机械零件的基体材料不能经受目前表面处理工艺的沉积温度;(3)成形工具和机械零件的形状较复杂,有一些窄槽难以处理获得涂层;(4)目前表面处理的成本较高。
在成形工具和机械零件领域中,有发展前途的表面涂层工艺是:用等离子辅助P VD 工艺生产双层涂层;功能性的PVD 涂层,Cr N 或Ti N ;低摩擦因数的DLC 或WC /C 涂层。
汽车工业的发展也会促进表面工程的应用。
汽车工业对材料的要求是逐渐用轻合金(铝、镁、钛等合金)代替钢铁制工件以降低汽车的质量来减少油耗。
如果把薄的耐磨涂层应用于相对较软的基体材料上,则需要提供支撑层以提高承载能力。
化学镀镍、镀硬铬、激光熔覆、热喷涂、氮化、渗碳等都可以作为这种支撑层。
对支撑层设计的主要参数是涂层的厚度和其弹性模量,设计的主要目标是避免塑性变形和减少弹性变形。
附加的低硬度的、减摩涂层也可以应用于耐磨PVD 涂层的顶部。
这一减摩涂层可以起到分散载荷、降低应力,以保证平稳磨损的作用。
现代的PVD 或CVD 涂层材料是多重的复合材料。
1 复合涂层材料的摩擦学评价111 重要参数在设计和使用摩擦学涂层时考虑所有性能是不现实的,因此这里仅讨论一些重要的参数。
2006年3月第3期(总第175期)润滑与密封LUBR I CATI O N ENGI N EER I N GMar 12006No 13(serial No 1175) 在使用气相沉积处理工艺时,气相沉积参数(基体温度、离子特性、刻蚀时间、基体偏压等)与基体材料特性(如基体材料的化学成分、显微组织和形貌等)决定着涂层特性(如厚度、化学成分、显微组织和形貌等)。
基体材料和表面预处理对涂层与基体间的结合力、涂层成分和形貌有重要影响。
涂层特性控制着涂层的化学、热学和机械性能等基本性能。
涂层的摩擦学特性是指涂层抵抗由于变形、磨损、腐蚀、冲击等引起损伤的能力。
这些摩擦学特性由涂层的基本特性所决定。
因为一般涂层非常薄,所以涂层的摩擦学特性受基体的影响也比较大。
在实际应用中的零件涂层的摩擦学特征可由其涂层摩擦学特性与实际工作条件(如零件几何形状、接触压力、滑动速度、温度、润滑条件等)进行综合考虑。
作为摩擦学涂层的研发人员通常是考虑涂层的特性,而用户主要考虑涂层实际应用时的摩擦学特征。
这些特性相互联系,对理解复合涂层的特性是有益的。
由于对涂层的要求不同,很多重要的参数随使用条件不同而变化。
112 涂层与基体间的粘合力很明显,涂层与基体间的粘合力是涂层零件使用的最重要的参数。
任何对这一粘合力的测试必须对涂层/基体界面施加外部应力场以引起可测量的粘结失效。
由于这些应力场取决于几何形状和载荷类型(压入、擦伤、滑动、磨损、冲击等)以及涂层和基体的弹性、塑性参数。
最终的粘结强度值应以特定条件下测定的值为代表。
由于测试条件与涂层实际使用条件的不同,在使用实验测试所得的值时应慎重。
事实上,由于上述参数关系的复杂性,很难找到一种理论来预测实际存在的粘结力。
评价涂层与基体实际粘结力的最好的方法是进行模拟实际条件的磨损实验。
这一实验可以显示载荷对粘结力的影响,了解磨损损伤的机制。
113 涂层的力学性能涂层的基本性能如涂层厚度、化学成分、结构、形貌等都可以由现代图像和分析技术来测定。
PVD 或CVD涂层材料可以由SE M容易地进行分析。
涂层一些需要测定的力学性能如下。
11311 弹性模量涂层的弹性模量是一个非常有用的参数,例如可以用弹性模量来测定和计算复合涂层的应力状态、裂纹和分层行为等。
通过一系列的方法,如单轴拉伸等可以测定涂层的弹性模量。
薄涂层的固有弹性模量也可以由纳米压痕机、振动簧片测试、凸起测试、光束弯曲测试、超声波等方法来测定。
11312 残余应力PVD或CVD涂层中通常存在残余应力。
涂层在形核和长大过程中的不匹配及在生长过程中受离子轰击的影响是应力产生的内因。
由于涂层和基体间热膨胀系数的不同,使在由沉积温度冷却至室温时也形成应力;另外,冷却过程中,相变的发生也是形成应力的外因。
涂层中的应力可以导致涂层的撕开。
残余应力可以由X-射线衍射法测量。
11313 硬度涂层的研发人员经常用硬度测试来评价涂层的质量并预测其应用的特性,但是涂层硬度的重要性不能夸大。
一般在纯二体磨粒磨损下,耐磨性与工件和磨料的硬度紧密相关。
经PVD或CVD处理获得的涂层的硬度较高,其硬度可以由显微硬度计直接测定。
在用显微硬度计测定硬度时,压痕的深度不能超过涂层厚度的10%。
采用维氏硬度计测量时,一般要求涂层厚度大于5μm。
最近10年中,纳米压痕机已成为测定薄涂层机械性能的决定性的技术。
11314 韧性涂层裂纹和断裂经常会导致PVD或CVD涂层的损伤。
保证复合涂层在拉伸和压缩中不变形和开裂是非常重要的。
已有研究者采用光束弯曲试验来评价涂层的变形能力从而获得其韧性的估计。
114 摩擦学特性11411 抗擦伤能力擦伤试验和硬度测量两者已经成为评价复合涂层质量的最主要的方法。
通常擦伤试验是用洛氏硬度计压头的金刚石尖(半径约为200μm)进行。
在测试的过程中,尖部施加的载荷是连续增加的并且涂层失效的临界载荷可以探测到。
涂层失效的标准是在界面处出现第一条裂纹,失效由摩擦和声发射记录,再由光学显微镜或SE M确认结果。
擦伤试验可以得出涂层不同失效模式的详细信息。
借助SE M,通过研究擦伤试验的样品可以得到对涂层较多的了解。
对评价滑动磨损,作用于洛氏硬度计压头———金刚石尖的载荷为30N是足够的。
对高速钢的PVD涂层经常采用60～70N的载荷。
应该指出,随涂层厚度和基体硬度的增加,临界载荷应增加;但随工件表面粗糙度的增加,临界载荷应降低。
11412 耐磨料磨损性在中度磨损的情况下,涂层材料将决定复合涂层的耐磨性。
标准耐磨实验中使用的磨料对评价薄涂层显得太粗糙了。
一些学者已经制造了一些显微磨粒磨损的装置,可以区分出涂层和基体的磨损。
除了涂层和基体的磨损试验,通过观察磨损形成的凹坑,也可以观察到涂层中的气孔、裂纹等缺陷。
11413 耐粒子冲蚀磨损工件表面由冲击粒子引起的损伤称为冲蚀磨损。
工件表面的耐冲蚀磨损需要硬度和韧性的匹配性,并461润滑与密封总第175期且韧性作为主要的参数。
对薄涂层有效的冲蚀保护是使每一次粒子的冲击不能引起基体材料的塑性变形。
材料的塑性变形与冲蚀的颗粒尺寸、冲击速度和冲击角有关。
仅当涂层由冲击引起永久变形时,冲蚀才能用于评价涂层的冲蚀性或作为微型的韧性测试。