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摘要
目的探究不同粘度合成酯润滑油作用下CrN/TiN多层薄膜的摩擦学性能及协同润滑机制。方法选用聚α烯烃(PAO)及三羟甲基丙烷辛癸酸酯(TME)复配得到不同粘度梯度的合成油。利用全自动粘度测定仪、倾点测试仪、开口闪点测定器和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)分别对合成油的运动粘度（40℃和100℃）、倾点、闪点和表面官能团进行表征。利用反应磁控溅射技术在316不锈钢和单晶硅片基底表面制备CrN/TiN多层薄膜。采用X射线衍射仪和FIB-TEM表征手段对薄膜的微观结构进行分析，并用纳米压痕仪和划痕仪测试了薄膜的机械性能。利用球-盘式摩擦试验机表征薄膜在干摩擦和油润滑条件下的摩擦学性能。利用XPS对摩擦实验后的磨痕元素价态进行表征。结果 CrN/TiN薄膜具有典型的面心立方结构(FCC)，异质多层结构且硬度可达32.2 GPa。在干摩擦条件下，与裸316基体相比，表面镀制CrN/TiN薄膜后平均摩擦系数由0.95降低至0.71，磨损深度由25.0μm降低至16.8μm。316不锈钢-GCr15钢球（钢-钢摩擦副）与CrN/TiN多层薄膜-GCr15钢球（CrN/TiN多层薄膜-钢摩擦副）两种摩擦配副在合成油作用下摩擦系数和磨损率随着合成油粘度增加均呈现降低的趋势，且在同一粘度条件下薄膜试样的磨损率更低。结论 CrN/TiN多层薄膜在PAO与TME复配获得的一系列不同粘度的合成油作用下，随着合成油粘度的增加，薄膜的磨损率及磨损深度逐渐下降，减摩抗磨性能得到了显著提升。对磨痕表面的XPS分析表明合成油中极性的酯基吸附在滑动界面，增强了油膜的承载性能，从而减缓了对偶间的摩擦阻力。
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