以等离子体化学气相沉积技术在硬质合金刀具表面制备了类金刚石(DLC)涂层。研究了 DLC涂层刀具和无涂层刀具的硬度,不同载荷、不同转速下两种刀具的摩擦磨损性能,以及在水润滑和油润滑条件下DLC涂层刀具的滑动摩擦行为。结果表明,DLC涂层刀具的平均硬度为2099.9HV,比无涂层刀具提高了48.3%; DLC 涂层刀具的摩擦因数明显低于无涂层刀具,其磨损率随着载荷的增加而增大,随转速的增大而减小;油润滑比水润滑能更有效减缓摩擦作用。
DLC膜是一类硬度、光学、电学、化学和摩擦学等特性类似于金刚石的非晶碳膜,有诸多类似于金刚石的优良特性,如热导率高,热膨胀系数小,化学稳定性好,硬度和弹性模量高,耐磨性好及摩擦因数低等但其制备方法较金刚石的简单,可采用离子束沉积法、射频溅射法、磁控溅射法、高强度直流电弧法和等离子体化学气相沉积法等!其中,等离子体化学气相沉积技术是利用低温等离子体作为能量源,样品置于低气压下放电的阴极上,利用辉光放电使样品升温到预定的温度,然后通入适量的反应气体,气体经一系列化学反应和等离子体反应后在样品表面形成固态薄膜。利用此法在单品硅表面沉积了类金刚石薄膜,并发现所沉积的类金刚石膜显示出良好的减摩抗磨性能,摩擦系数较低,目前耐磨寿命较长,类金刚石膜沉积于刀具后,对刀具的摩擦学性能研究的报道不多。
DLC刀具和无涂层刀具与45#钢摩擦时平均摩擦因数随载荷的变化曲线(转速为100min)。无涂层刀具的摩擦因数明显高于涂层刀具的摩擦因数;在相同转速情况下,随着载荷的增大,摩擦因数呈先上升后下降、然后趋于稳定的趋势;在载荷为80N时,两种刀具的摩擦因数达到最大值。
摩擦因数的这种变化与载荷所致的接触应力有关。在摩擦磨损过程中,必然有一个由点接触逐渐向微小面接触转变的过程。载荷在这一转变过程起很重要的作用。随着载荷的逐渐增加,微凸体的变形将逐渐由弹性向弹塑性,并最终向完全塑性转化。由此可见,载荷的增大加速了接触点向微小面的转变。为DLC涂层刀具和无涂层刀具与45#钢摩擦时磨损率随载荷的变化曲线.
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