DLC薄膜在硼酸介质中的腐蚀和摩擦行为研究

doi:10.16078/j.tribology.2023198

	DLC薄膜在硼酸介质中的腐蚀和摩擦行为研究
	于博 1,2; 吴有智1 ; 蒋成燕 3; 王鹏2 ; 赵晓宇 2; 张贝贝 2; 严云峰 2; 袁航空 2; 柴利强 2
	2024-05-29
发表期刊	摩擦学学报
ISSN	1004-0595
摘要	采用磁控溅射(MS)沉积技术在0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢(简称17-4 SS)基底上制备了DLC薄膜，利用电化学工作站对类金刚石薄膜(简称DLC薄膜)在不同浓度的硼酸介质下进行极化曲线测试，评判薄膜在硼酸溶液中的耐腐蚀性能。利用球盘式摩擦磨损试验机对DLC薄膜在不同浓度硼酸溶液中进行摩擦磨损试验，通过拉曼光谱、X射线衍射仪和能谱仪等测试方法分析了摩擦后磨斑处的摩擦化学产物，探讨了薄膜在硼酸水溶液中的摩擦磨损机理。电化学试验结果表明，DLC薄膜在硼酸溶液中的腐蚀电流密度与基底相比小1个数量级，薄膜的腐蚀电流密度随着硼酸浓度升高而升高，DLC薄膜的存在改善了17-4SS基底的耐腐蚀性能。摩擦试验结果表明，DLC/Al_(2)O_(3)陶瓷球和DLC/GCr15钢球摩擦副在硼酸介质中的磨损机制均为磨粒磨损和黏着磨损。对于DLC/Al_(2)O_(3)陶瓷球摩擦副，随硼酸浓度升高，薄膜体系摩擦系数和磨损率升高。该摩擦副之间的润滑方式为流体润滑，一方面由于在Al_(2)O_(3)陶瓷球的磨斑处未形成稳定的转移膜，导致体系润滑效果较差；另一方面随着硼酸浓度升高，磨痕的拉曼信号显示D和G峰强度比I_(D)/I_(G)值降低，这是因为sp~(2)杂化碳大量溶解于溶液中，引起磨痕表层处sp~(2)杂化键含量降低，导致摩擦副之间磨粒磨损加剧，导致较高的摩擦系数和磨损率。而对于DLC/GCr15钢球摩擦副，随硼酸浓度升高，摩擦体系的摩擦系数和磨损率降低。尤其是与去离子水中的摩擦相比，薄膜在5 000 mg/L的硼酸溶液中摩擦系数降低20%，磨损率降低51%。该摩擦副之间的润滑方式为边界润滑，摩擦过程中在对偶球接触面形成了含有石墨、Fe_(2)B和B_(2)O_(3)等高粘附且具有润滑性的转移膜，使对偶球与薄膜未能直接接触，大大降低了摩擦副之间的磨粒磨损，提高了摩擦副之间的润滑性能，使摩擦系数和磨损率降低。
关键词	DLC薄膜硼酸介质电化学腐蚀摩擦磨损润滑
DOI	10.16078/j.tribology.2023198
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收录类别	北大核心 ; CSCD
语种	中文
资助项目	国家重点研发项目(2022YFB3809000);国家自然科学基金青年项目(52005483，52205235);甘肃省青年科技基金(20JR10RA058);LICP青年创新联盟合作基金(HZJJ22-04)资助
中图分类号	TH117.1;TG174.4;TM623
原始文献类型	学术期刊
引用统计	无
文献类型	期刊论文
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/171431
专题	材料科学与工程学院理学院
通讯作者	柴利强
作者单位	1.兰州理工大学材料科学与工程学院; 2.中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室; 3.兰州工业学院材料工程学院
第一作者单位	材料科学与工程学院
第一作者的第一单位	材料科学与工程学院
推荐引用方式 GB/T 7714	于博,吴有智,蒋成燕,等. DLC薄膜在硼酸介质中的腐蚀和摩擦行为研究[J]. 摩擦学学报,2024.
APA	于博.,吴有智.,蒋成燕.,王鹏.,赵晓宇.,...&柴利强.(2024).DLC薄膜在硼酸介质中的腐蚀和摩擦行为研究.摩擦学学报.
MLA	于博,et al."DLC薄膜在硼酸介质中的腐蚀和摩擦行为研究".摩擦学学报 (2024).