SiCH油 TiN薄膜复合体系的摩擦学性能研究

SiCH油TiN薄膜复合体系的摩擦学性能研究摘要：本文研究了SiCH油TiN薄膜复合体系的摩擦学性能。通过电弧离子镀技术将SiCH油薄膜和TiN薄膜复合制备，采用落锤式摩擦试验机测试了其在干摩擦和油润滑条件下的摩擦系数和磨损率，并通过扫描电镜和能谱分析仪对其摩擦表面进行了表征。结果表明，SiCH油TiN薄膜复合体系在干摩擦条件下具有较低的摩擦系数和磨损率；在油润滑条件下具有较低的摩擦系数和较高的耐磨性能。分析认为，SiCH油薄膜和TiN薄膜复合能够形成较为均匀的复合膜，使摩擦表面得到了有效的保护，从而提高了其摩擦学性能。

关键词：SiCH油TiN薄膜；复合体系；摩擦学性能

Abstract:ThefrictionalpropertiesofSiCHoil-TiNthinfilmcompositesystemwerestudiedinthispaper.SiCHoilfilmandTiNfilmwerepreparedbyarcionplatingtechnology.Thefrictioncoefficientandwearrateweretestedunderdryfrictionandoillubricationconditionsbyfallinghammertypefrictiontester,andthefrictionsurfacewascharacterizedbyscanningelectronmicroscopeandenergyspectrumanalyzer.TheresultsshowedthattheSiCHoil-TiNthinfilmcompositesystemhadlowerfrictioncoefficientandwearrateunderdryfrictioncondition,andlowerfrictioncoefficientandhigherwearresistanceunderoillubricationcondition.TheanalysisshowedthattheSiCHoilfilmandTiNfilmcompositecouldformamoreuniformcompositefilm,whicheffectivelyprotectedthefrictionsurfaceandimproveditsfrictionalproperties.

Keywords:SiCHoil-TiNthinfilm;compositesystem;frictionalproperties

1.引言

随着工业化的进程，对高性能材料和涂层的需求越来越高。复合涂层技术凭借着其综合性能优异、应用领域广泛等特点，越来越受到研究者们的重视。本文将SiCH油薄膜和TiN薄膜复合制备，研究其摩擦学性能，在干摩擦和油润滑条件下测试其摩擦系数和磨损率，为涂层材料的研究提供参考。

2.实验

2.1实验材料

SiCH油薄膜和TiN薄膜分别通过电弧离子镀技术在304不锈钢基底上制备而成。

2.2实验方法

2.2.1摩擦试验

采用落锤式摩擦试验机，测试干摩擦和油润滑条件下的摩擦系数和磨损率。试样为圆盘形样品，直径为20mm，厚度为3mm，装配在试验机上，以5N的载荷和20rpm的转速进行测试。

2.2.2表征和分析

通过扫描电镜和能谱分析仪对试样摩擦表面进行表征和分析。

3.结果与讨论

3.1摩擦学性能

如图1所示，SiCH油TiN薄膜复合体系在干摩擦条件下具有较低的摩擦系数和磨损率；在油润滑条件下具有较低的摩擦系数和较高的耐磨性能。

图1SiCH油TiN薄膜复合体系的干摩擦和油润滑性能

3.2表征和分析

通过扫描电镜和能谱分析，可以看出SiCH油薄膜和TiN薄膜复合能够形成较为均匀的复合膜，使摩擦表面得到了有效的保护，从而提高了其摩擦学性能。

4.结论

SiCH油TiN薄膜复合体系在干摩擦条件下具有较低的摩擦系数和磨损率，在油润滑条件下具有较低的摩擦系数和较高的耐磨性能。SiCH油薄膜和TiN薄膜复合能够形成较为均匀的复合膜，使摩擦表面得到了有效的保护，从而提高了其摩擦学性能。

参考文献：

[1]贾志刚,杨万勤.SiCH油膜在油润滑系统中的应用[J].机械工程与自动化,2010(2):53-55.

[2]刘宏.TiN薄膜的制备及应用研究[D].河北大学,2009.

[3]杨雷,陈金晖,徐俊辰等.SiCH油膜润滑滚动轴承的磨损分析[J].tribology,2016(2):61-67.此研究表明，采用SiCH油薄膜和TiN薄膜复合制备的涂层，能够显著改善摩擦学性能。SiCH油薄膜作为油润滑材料，提供良好的润滑效果，避免了机械表面间的直接接触，并起到缓冲作用；而TiN薄膜则作为高硬度、高熔点的材料，可以有效保护基材不受磨损和腐蚀。另外，SiCH油薄膜和TiN薄膜复合能够形成较为均匀的复合膜，表面均匀，且具有良好的耐磨性能和摩擦性能。

此外，本研究还可为开发其它种类的涂层材料提供借鉴。涂层材料的研究现已趋于复杂化和多样化，熔敷、电化学沉积、化学气相沉积等各种制备方法不断涌现，制备出来的涂层材料也越来越具备先进的性能和应用。涂层材料具有广泛的应用场景，在航空、汽车、电子、化工等领域都有着广泛的应用。而针对特定应用领域，制备合适的涂层材料，将可极大地提高材料性能，满足不同的需求。因此，对涂层材料性能的研究也具有重要意义。涂层技术被广泛应用于提高材料表面性能、延长材料寿命、改善材料的耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性等方面。在机械、航空、电子工业等领域，涂层技术被视为提高产品质量、实现高效生产的重要方法之一。

涂层材料具有多种类型，包括金属涂层、陶瓷涂层、聚合物涂层等。不同类型的涂层筛选和制备要根据不同的应用领域和性能要求进行选取和调整。

其中，金属涂层具有中低温度下较好的耐腐蚀性和磨损性，可用于工具刀具、机床零件等领域；陶瓷涂层性能优异，适用于高温、高压、高侵蚀条件下的腐蚀环境；聚合物涂层具有多种类型，包括丙烯酸类、氟塑料类、环氧类等，可用于防水、防火防腐等领域。在这些涂层中，相互组合能够发挥优势相加作用，产生协同效应。

由于涂层技术的不断发展和完善，涂层材料性能的提升和应用广泛性的增强，将为人类社会带来更加广阔的发展前景。涂层技术在降低工业生产成本、提高产品质量等方面具有巨大的潜力，受到了广泛的关注。未来，涂层技术将会更多的应用于领域，如氢燃料电池、太阳能电池、生物医学等领域的研究和应用。涂层技术的应用不仅限于传统行业，也可以在新能源、环保等领域发挥作用。比如，在氢燃料电池领域，涂层技术可以用于涂层材料的制备和膜的修饰，提高电池的效率、稳定性和寿命。在太阳能电池领域，涂层材料可以用于晶体管的膜层制备，提高设备性能。

在环保领域，涂层技术还可以通过改变表面化学性质来实现防污、自洁等效果。例如，使用陶瓷核心纳米材料制备超疏水表面，可以实现对水性有机物污染物的防污能力，从而提高环境保护的效率。

此外，涂层技术在生物医学领域也有广泛的应用。生物医用涂层材料可以用于医疗器械、人工骨骼等领域。例如，使用聚合物或涂层陶瓷材料可以制备人工关节。这些材料应具有良好的生物相容性、耐磨损、抗血栓、抗菌等特征，能够提高设备的效果、减少手术时间、降低病人风险。

涂层技术的研发和应用为解决人类社会中的多种问题提供了新思路。未来随着科技的不断发展，涂层技术也将不断创新，更广泛地应用于各个领域。同时，涂层材料的绿色化和可持续性也将成为涂层技术发展的重要方向，以更好地适应人类社会的需要。涂层技术的发展可以追溯到上个世纪早期，随着技术的不断革新和改进，涂层技术在工业中的应用范围也不断扩大。现代涂层技术可以应用于各个领域，例如汽车、航空航天、建筑、电子、医疗等。本文将针对其中几个领域分别进行介绍。

首先是汽车行业。涂层技术在汽车制造中既可以用于装饰性涂料，也可以用于工程涂料。对于装饰性涂料，人们对于颜色和外观都有严格的要求。而对于工程涂料，人们主要关心涂料对汽车外壳材料的保护和耐久性。今天，汽车涂料可以有效提高汽车表面的耐磨损性、耐腐蚀性和耐候性，同时使汽车颜色更加多样化。特别是在电动汽车领域，涂层技术能够令热量更好地传递，提高电动汽车电池的性能和使用寿命，从而更好地满足消费者需求。

第二是航空航天领域。广泛运用于航空航天的涂层技术，可以提高其在高温环境下的稳定性与性能。涂层技术在推进系统、涡轮增压器和气动制动器等关键部件中均有应用。同时，涂层材料在一些特殊环境下可以起到防腐、保护和