DLC薄膜沉积对不同表面形貌的钛微弧氧化膜层摩擦学性能的影响

• 作者: 任丽梅 任西鹏 李云玉 李浩 陈兆祥
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: TA2 微弧氧化 DLC 摩擦系数 磨损率
• 年，卷（期）: 2019,（7）
• 所属期刊栏目: 专题——液相等离子体电解-微弧氧化表面改性技术
• 页码范围: 112-121
• 页数: 10页
• 分类号: TH117|TG174.44
• 字数: 3981字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.07.012

摘要

目的 在钛微弧氧化(MAO)膜层表面沉积类金刚石碳(DLC)薄膜,探索DLC薄膜沉积对不同表面形貌微弧氧化膜层摩擦学性能的影响.方法 在铝酸盐电解液体系中,通过改变微弧氧化时间(10、60 min)制备表面粗糙度与平均孔径不同的两种微弧氧化膜层MAO_10和MAO_60,而后利用磁控溅射技术在其表面沉积DLC薄膜,获得MAO/DLC复合膜层.通过白光共聚焦显微镜、CSM球盘式摩擦磨损试验机、Mahr轮廓仪和扫描电子显微镜等实验设备,对膜层的表面粗糙度、微孔尺寸、摩擦系数、磨损率和磨痕形貌等进行观察和分析.结果 微弧氧化时间增加导致MAO膜层的表面粗糙度增大,表面微孔数目下降但平均孔径增大.DLC沉积可以在MAO_10膜层表面形成较好的DLC覆盖层,但在粗糙度较高和孔径较大的MAO_60膜层表面呈现出明显的不连续分布.MAO/DLC复合膜层的粗糙度和平均孔径明显低于MAO膜层.摩擦学性能测试表明,MAO_10/DLC复合膜层的摩擦系数和磨损率相比于MAO_10膜层均明显下降,MAO_10膜层和MAO_10/DLC复合膜层的稳定摩擦系数分别为0.85和0.24,磨损率分别为12.76×10-6 mm3/(N·m)和3.71×10-6 mm3/(N·m);MAO_60/DLC复合膜层的摩擦系数和磨损率则与MAO_60膜层比较接近,MAO_60膜层和MAO_60/DLC复合膜层的稳定摩擦系数分别为0.77和0.67,磨损率分别为68.02×10-6 mm3/(N·m)和61.81×10-6 mm3/(N·m).结论 在表面较平整且平均孔径较小的钛微弧氧化膜层表面沉积DLC薄膜时,所得MAO/DLC复合膜层在摩擦过程中可以形成较为连续的润滑层,其摩擦学性能良好.相反,在表面粗糙和平均孔径较大的钛微弧氧化膜层表面沉积DLC薄膜时,所得MAO/DLC复合膜层在摩擦过程中难以形成连续的润滑层,其摩擦学性能较差.