TiN及TiSiN涂层在海水环境下的摩擦学行为研究

• 作者: 叶育伟 吴斌 李金龙 王永欣 赵文杰 鲁侠
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: TiN涂层 TiSiN涂层 硅掺杂 摩擦 磨损 润滑 海水
• 年，卷（期）: 2017,（11）
• 所属期刊栏目: 专题——海洋环境表面工程
• 页码范围: 143-148
• 页数: 6页
• 分类号: TG174.45
• 字数: 2913字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.020

摘要

目的 对比研究海水环境下TiN及TiSiN涂层与Al2O3对磨的摩擦磨损行为.方法 采用多弧离子镀技术在316L不锈钢及单晶硅片上制备TiN及TiSiN涂层.利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及X射线光电子能谱仪(XPS)分析了涂层的截面形貌及化学组织成分.选择纳米压痕仪测量了TiN及TiSiN涂层的硬度及弹性模量,使用UMT-3往复式摩擦试验机研究了人工模拟海水环境下Al2O3与TiN及TiSiN涂层对磨后的摩擦磨损行为,并采用扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)及表面轮廓仪来深入分析了磨痕的摩擦磨损情况.结果 研究表明,TiN涂层的硬度为32.5 GPa,当Si元素掺入涂层以后,TiSiN涂层的硬度提高到了37 GPa.同时,较之于TiN涂层,TiSiN涂层的腐蚀电流密度下降了一个数量级.在摩擦实验中,TiN涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.35和5.21×10-6 mm3/(N·m),而TiSiN涂层的摩擦系数和磨损率均有明显下降,分别为0.24和1.96×10-6 mm3/(N·m).结论 Si元素掺杂后能显著提高TiN涂层在海水环境下的摩擦学性能,主要归因于结构的致密,硬度、韧性、抗腐蚀性的提高及润滑相的形成.