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氧气流量对电弧离子镀制备氧化铬薄膜结构及摩擦学性能的影响

2021-06-05廖孟德许文举吉利刘晓红孙初锋李红轩

表面技术 2021年5期

廖孟德,许文举,吉利,刘晓红,孙初锋,李红轩

(1.西北民族大学 化工学院,兰州 730030;2.中国科学院兰州化学物理研究所 中国科学院材料磨损与防护重点实验室,兰州 730000)

随着汽车、航空航天等行业的发展,运动部件的摩擦磨损现象越来越受到人们的关注,尤其是对汽车发动机气缸以及飞机发动机叶轮等部件的性能要求也越来越苛刻,不仅要求运动部件有较低的摩擦因数以及较好的抗磨性能,同时还要求其具有较好的抗高温性能以及抗氧化性能,满足运动部件在室温至高温整个宽温域范围内的润滑需求[1]。通过使用材料表面工程技术在运动部件表面制备一层具有润滑性能的涂层,对于提高发动机的效率、节约能耗有着非常重要的意义[2]。

氧化铬作为一种常见的陶瓷材料,具有硬度高、化学稳定、耐腐蚀等优异的理化性能,因而在数字记录读写磁头的保护层[3]、气体轴承[4]、极端温度温润滑涂层[5]、耐火材料[6-7]、耐腐蚀涂层[8]等领域广泛应用。将其制备于运动部件表面可以起到防护、减摩、抗磨的作用,以延长运动部件的使用寿命。制备氧化铬薄膜的方式主要有等离子喷涂法[9-12](APS)、脉冲激光沉积法[13-14](PLD)、化学气相沉积法[15-16](CVD)、物理气相沉积法[17-20](PVD)等。Odhiambo 等[21]采用APS 技术在Q235 钢上沉积了氧化铬涂层,研究了不同喷涂电流对涂层结构与摩擦学性能的影响,发现在较高电流下制备的涂层具有较高的粘接强度和抗磨损性能。Balakrishnan 等[22]采用PLD 技术在Si(100)基底和玻璃基底上沉积了氧化铬薄膜,并研究了沉积气压对薄膜表面形貌的影响,发现在低气压下沉积的薄膜表面颗粒尺寸较小,数量较多;……

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