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铬硬质膜的硬度和滑动特性
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佳达

时间 : 2020-03-09 21:51 浏览量 : 6

 铬硬质膜的硬度和滑动特性

 典型的铬基硬质膜是铬(Cr)和氮(N)的化合物,根据其化学成分可分为Cr,Cr 2 N,CrN等。换句话说,可以通过沉积条件来控制Cr和N的组成比。近年来,随着膜的形成,其中部分Cr已被其他金属元素替代以进一步改善性能,对这种性能的需求进一步增加。

 1、类型和硬度

 典型的基于铬的硬质膜是氮化铬(Cr),并且作为离子镀的一种形式的溅射方法或电弧蒸发方法通常用作膜形成方法。随着氮分压的降低,形成Cr 2 N和Cr膜。

 另外,已经制造了其中一部分的Cr已被其他金属原子代替的铬基复合氮化物膜。例如CrN,CrAlN和CrVN薄膜的XRD薄膜轮廓。可以明显看出,这三种类型的铬基硬质薄膜具有完全相同的晶体结构。然而,与CrN相比,在复合膜中,每个晶面的峰位置稍微向较高角度侧偏移,并且显然,晶面间距较小。这种现象是组成薄膜的原子尺寸的影响。因为溶解在取代类型中的钒(V)或铝(Al)的原子直径比铬(Cr)原子小。据推测已经发生了。

 CrVN膜的硬度与CrN膜的硬度大致相同,但是CrAlN膜的硬度比CrN膜的硬度高。换句话说,当应用铬基硬质膜时,如果耐磨性很重要,则CrAlN膜似乎更好。

 2、滑动特性

 Cr基硬质薄膜最有前途的是其优异的滑动性能,它们被应用于机械零件和汽车零件等滑动零件。但是,为了应用于滑动部件,必须具有低摩擦系数和对摩擦副的低侵害性。

 当在各种摩擦环境下对通过电弧蒸发法制备的CrN膜进行摩擦磨损试验时摩擦系数随摩擦距离的变化。预先除去存在于膜表面上的液滴,并测量容易彼此粘附的软SUS304和硬WC-Co。与钛基硬质薄膜的情况一样,在非润滑环境中,与配合材料无关,摩擦系数都很高,但是在润滑环境中,摩擦系数却大大降低。特别是,石蜡油和水溶性切削油中的摩擦系数约为0.1,这表明在这些环境中,应用于滑动部件的性能优于钛基硬质膜。

 发动机油中配合材料的磨损量的测量结果,因为铬基硬质薄膜被应用到发动机零件(例如活塞环)上。该图显示了各种铬基硬质薄膜在发动机机油(油温:130°C)中的摩擦距离分别为1000m和5000m时配合材料的磨损量。当配合材料为SUJ2,柴油机油为SAE10W-30时,负载为10N,摩擦速度为100mm / s时,获得了圆盘球摩擦磨损试验结果。显然,在这些薄膜类型中,CrVN薄膜在配合材料上的磨损最少。特别地,关于每个摩擦距离处的摩擦系数(μ),CrVN膜小,因此该膜不仅具有低的对手侵略性,而且还具有减小摩擦系数的效果。


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