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：李云玉; 任西鹏; 陈兆祥^*; 李浩; 任丽梅

来源：表面技术, 2019, 48(07): 112-121.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.07.012

• TA2
• 微弧氧化
• DLC
• 摩擦系数
• 磨损率

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MAO10和MAO60,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MAO10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MAO60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,MAO10/DLC复合膜层的摩擦系数和磨损率相比于MAO10膜层均明显下降,MAO10膜层和MAO10/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);MAO60/DLC复合膜层的摩擦系数和磨损率则与MAO60膜层比较接近,MAO60膜层和MAO60/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。

• 单位
  燕山大学