以等離子體化學氣相沉積技術在硬質合金刀具表面制備了類金剛石(DLC)涂層。研究了 DLC涂層刀具和無涂層刀具的硬度,不同載荷、不同轉速下兩種刀具的摩擦磨損性能,以及在水潤滑和油潤滑條件下DLC涂層刀具的滑動摩擦行為。結果表明,DLC涂層刀具的平均硬度為2099.9HV,比無涂層刀具提高了48.3%; DLC 涂層刀具的摩擦因數明顯低于無涂層刀具,其磨損率隨著載荷的增加而增大,隨轉速的增大而減小;油潤滑比水潤滑能更有效減緩摩擦作用。
DLC膜是一類硬度、光學、電學、化學和摩擦學等特性類似于金剛石的非晶碳膜,有諸多類似于金剛石的優良特性,如熱導率高,熱膨脹系數小,化學穩定性好,硬度和彈性模量高,耐磨性好及摩擦因數低等但其制備方法較金剛石的簡單,可采用離子束沉積法、射頻濺射法、磁控濺射法、高強度直流電弧法和等離子體化學氣相沉積法等!其中,等離子體化學氣相沉積技術是利用低溫等離子體作為能量源,樣品置于低氣壓下放電的陰極上,利用輝光放電使樣品升溫到預定的溫度,然后通入適量的反應氣體,氣體經一系列化學反應和等離子體反應后在樣品表面形成固態薄膜。利用此法在單品硅表面沉積了類金剛石薄膜,并發現所沉積的類金剛石膜顯示出良好的減摩抗磨性能,摩擦系數較低,目前耐磨壽命較長,類金剛石膜沉積于刀具后,對刀具的摩擦學性能研究的報道不多。
DLC刀具和無涂層刀具與45#鋼摩擦時平均摩擦因數隨載荷的變化曲線(轉速為100min)。無涂層刀具的摩擦因數明顯高于涂層刀具的摩擦因數;在相同轉速情況下,隨著載荷的增大,摩擦因數呈先上升后下降、然后趨于穩定的趨勢;在載荷為80N時,兩種刀具的摩擦因數達到最大值。
摩擦因數的這種變化與載荷所致的接觸應力有關。在摩擦磨損過程中,必然有一個由點接觸逐漸向微小面接觸轉變的過程。載荷在這一轉變過程起很重要的作用。隨著載荷的逐漸增加,微凸體的變形將逐漸由彈性向彈塑性,并最終向完全塑性轉化。由此可見,載荷的增大加速了接觸點向微小面的轉變。為DLC涂層刀具和無涂層刀具與45#鋼摩擦時磨損率隨載荷的變化曲線.
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