2019, 39(2):164-170. doi: 10.16078/j.tribology.2018178

退火温度对氧化铬薄膜结构和高温摩擦学性能的影响

1. 

万博体育APP不能用了吗_万博体育app登入不了苹果_万博博彩 app万博 app 固体润滑国家重点实验室,甘肃 兰州 730000

2. 

中国科学院研究生院,北京 100049

通讯作者: 李红轩,

收稿日期: 2018-12-03
录用日期: 2019-02-19
网络出版日期: 2019-03-28

Influence of Annealing Temperature on Structure and High Temperature Tribological Properties of Chromium oxide Films

1. 

State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Gansu Lanzhou 730000, China

2. 

Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Corresponding author: Hongxuan LI,

Received Date: 03 Dec 2018
Accepted Date: 19 Feb 2019
Available Online: 28 Mar 2019

引用本文: 刘晓红, 卢小伟, 何乃如, 吉利, 李红轩, 周惠娣, 陈建敏. 退火温度对氧化铬薄膜结构和高温摩擦学性能的影响[J]. 摩擦学学报. doi: 10.16078/j.tribology.2018178.

Citation: Xiaohong LIU, Xiaowei LU, Nairu HE, Li JI, Hongxuan LI, Huidi ZHOU and Jianmin CHEN. Influence of Annealing Temperature on Structure and High Temperature Tribological Properties of Chromium oxide Films[J]. TRIBOLOGY.

采用电弧离子镀技术在GH-4169高温合金基体上沉积氧化铬薄膜,并对薄膜进行了不同温度的退火处理,系统研究了不同退火温度(500、600、700和800 ℃)对薄膜形貌、薄膜结构、薄膜力学性能及薄膜摩擦学性能的影响. 结果表明:随退火温度升高,薄膜表面缺陷减少,氧化铬晶化趋于完善,薄膜硬度下降. 高温摩擦学性能方面薄膜经500和600 ℃退火后,在环境温度从室温到800 ℃宽温域范围内摩擦系数较退火前均有所增加;经800 ℃退火后的薄膜在环境温度为400~600 ℃时的摩擦系数均明显下降,但室温摩擦系数明显升高,宽温域内摩擦系数波动较大;700 ℃退火后薄膜宽温域内摩擦系数在0.21~0.33之间,波动较小.

关键词: 氧化铬薄膜, 退火, 电弧离子镀, 高温, 摩擦学性能
[1]

Bharat Bhushan. Tribological studies of chromium oxide films for magnetic recording applications[J]. Thin Solid Film, 1997, 311(1-2): 67–80. doi: 10.1016/S0040-6090(97)00453-7

[2]

Bijker, Bastiaens, Draaisma, et al. The development of a thin Cr2O3 wear protective coating for the advanced digital recording system[J]. Tribology International, 2003, 36(4-6): 227–233. doi: 10.1016/S0301-679X(02)00191-3

[3]

Contoux, Cosset, Célérier, et al. Deposition pr℃ess study of chromium oxide thin films obtained by d.c. magnetron sputtering[J]. Thin Solid Films, 1997, 292(1-2): 75–84. doi: 10.1016/S0040-6090(96)08941-9

[4]

Agouram, amp x, Bodart, et al. Characterisation of reactive unbalanced magnetron sputtered chromium oxynitride thin films with air[J]. Surface and Coatings Technology, 2004, 180(0): 164–168.

[5]

Hong SB, Kim E, Jiang ZT, et al. Effects of gas ring position and mesh introduction on film quality and thickness uniformity[J]. Materials Science and Engineering: B, 1997, 45(1-3): 98–101. doi: 10.1016/S0921-5107(96)01913-7

[6]

J Li, Zhang, J Huang, et al. Mechanical and tribological properties of plasma-sprayed Cr2C3-NiCr, WC-Co, and Cr2O3 coating[J]. Journal of Thermal Spray Technology, 1998, 7(2): 242–246. doi: 10.1361/105996398770350981

[7]

张建, 杨军, 朱浪涛. 超音速等离子喷涂Cr2O3陶瓷涂层的微观组织及其耐磨性能[J]. 兵器材料科学与工程, 2012, 35(2): 4–8.

Zhang Jian, Yang Jun, Zhu Langtao. Microstructure and wear resistance of Cr2O3 based ceramic coatings deposited by supersonic atmosphere plasma spraying[J]. Ordnance Material Science and Engineering, 2012, 35(2): 4–8.

[8]

P Hones. Characterization of sputter-deposited chromium oxide thin flms[J]. Surface and Coating Technology, 1999, 120: 277–283.

[9]

罗飞, 庞晓露, 高克玮, 等. 射频功率对氧化铬薄膜的力学性能和耐磨损性能的影响[J]. 材料工程, 2007(1): 25–28. doi: 10.3969/j.issn.1001-4381.2007.01.006

Luo Fei, Pang Xiaolu, Gao Kewei, et al. Effects of radio frequency power on mechanical properties and wear resistance of chromium oxide thin films[J]. Journal of Materials Engineering, 2007(1): 25–28. doi: 10.3969/j.issn.1001-4381.2007.01.006

[10]

罗庆洪, 杨会生, 张天伟, 等. 溅射角度对氧化铬薄膜性能结构的影响[J]. 真空科学与技术学报, 2008, 28: 13–16.

Luo Qinghong, Yang Huisheng, Zhang Tianwei, et al. Sputtering angle and quality of chromium oxide coatings on Irregularly shaped work-piece[J]. Chinese Journal of Vacuum Science and Technology, 2008, 28: 13–16.

[11]

庞晓露, 高克玮, 杨会生, 等. 氧化铬薄膜的界面高分辨研究[J]. 真空科学与技术学报, 2008, 28(5): 420–423.

Pang Xiaolu, Gao Kewei, Yang Huisheng, et al. Interfacial microstructures of chromium oxide coatings[J]. Journal of Vacuum Science and Technology, 2008, 28(5): 420–423.

[12]

庞晓露, 罗飞, 高克玮, 等. 热处理对磁控溅射制备氧化铬涂层的结构及力学性能的影响[J]. 真空, 2007, 44(6): 43–47. doi: 10.3969/j.issn.1002-0322.2007.06.011

Pang Xiaolu, Luo Fei, Gao Kewei, et al. Influence of annealing temperature/time on structure and mechanical properties of chromium oxide coating by magnetron sputtering[J]. Vacuum, 2007, 44(6): 43–47. doi: 10.3969/j.issn.1002-0322.2007.06.011

[13]

熊小涛, 阎良臣, 杨会生. 射频反应磁控溅射制备氧化铬薄膜技术及性能[J]. 北京科技大学学报, 2005, 27(2): 205–208. doi: 10.3321/j.issn:1001-053X.2005.02.018

Xiong Xiaotao, Yan Liangchen, Yang Huisheng. Deposition technology and properties of Chromium Oxide Coatings By RF reactive sputtering[J]. Journal of University Science and Technology Beijing, 2005, 27(2): 205–208. doi: 10.3321/j.issn:1001-053X.2005.02.018

[14]

Ji Wang, Song Wang, SunWen. Microstructures and mechanical properties of Chromium oxide films by arc ion plating[J]. Materials Letters, 2004, 58(14): 1993–1998. doi: 10.1016/j.matlet.2003.12.029

[15]

纪爱玲, 汪伟, 宋贵宏, 等. 电弧离子镀氧化铬涂层的组织机构和硬度[J]. 金属学报, 2003, 39(9): 979–983. doi: 10.3321/j.issn:0412-1961.2003.09.016

Ji Ailing, Wang Wei, Song Guihong, et al. Microstructure and hardness of Chromium oxide coatings by arcionplating[J]. ACTA Metalluigica Sinica, 2003, 39(9): 979–983. doi: 10.3321/j.issn:0412-1961.2003.09.016

[16]

Wang Tiegang, Jeong Dawoon, Kim Soohyun, et al. Study on nanocrystalline Cr2O3 films deposited by arc ion plating: I. composition, morphology, and microstructure analysis[J]. Surface and Coatings Technology, 2012, 206(10): 2629–2637. doi: 10.1016/j.surfcoat.2011.10.058

[17]

庞晓露. 氧化铬薄膜的生长机理及力学性能表征[D]. 北京: 北京科技大学, 2008.

Pang Xiaolu. Characterization of growth and mechanical properties of Chromium oxide coating deposited by RF magnetron sputtering[D]. Beijing: University Science and Technology Beijing, 2008 (in Chinese).

[1]

冯长杰, 胡水莲, 江鸢飞, 胡弦. 挡板尺寸对电弧离子镀TiAlN涂层微观结构和摩擦学性能的影响[J]. 摩擦学学报, 2013, 33(6):-170.

[2]

屈盛官, 熊志华, 赖福强, 王光宏, 李小强, 邓继韶, 黎志彦. 等离子堆焊Stellite合金高温摩擦磨损特性研究[J]. 摩擦学学报, 2016, 36(3):-170. doi: 10.16078/j.tribology.2016.03.014

[3]

. Ni-Cr-Mo-Al-Ti-B-MoS2系合金高温摩擦学特性的研究[J]. 摩擦学学报, 1999, 19(4):-170.

[4]

乔旦, 王海忠, 冯大鹏. 磷酸酯胺盐离子液体作为钢/铜锡合金润滑剂的高温摩擦学性能研究[J]. 摩擦学学报, 2014, 34(1):-170.

[5]

. MoS2/Ti复合薄膜对Ti811合金高温摩擦磨损性能及微动疲劳行为的影响[J]. 摩擦学学报, 2008, 28(3):-170.

[6]

张晓化, 刘道新, 王小锋, 唐宾. TIN / Ti 复合膜与多层膜对Ti811 合金高温摩擦性能及微动疲劳抗力的影响[J]. 摩擦学学报, 2009, 29(4):-170.

[7]

李慧, 任书芳, 商剑, 吕晋军. Ti3SiC2/Inconel 718摩擦副的高温摩擦学性能[J]. 摩擦学学报, 2013, 33(2):-170.

[8]

李珍, 张亚丽, 周健松, 王静波, 陈建敏. Ni-Mo基高温自润滑复合材料摩擦学性能的研究[J]. 摩擦学学报, 2018, 38(2):-170. doi: 10.16078/j.tribology.2018.02.006

[9]

郭俊德, 何世权, 马文林, 孟军虎, 王静波, 陆龙. Fe-Mo-Ni-Cu-石墨高温自润滑复合材料的摩擦学性能研究[J]. 摩擦学学报, 2014, 34(6):-170.

[10]

王江文, 陆龙, 孟军虎, 郭鸿儒, 王静波, 吴有智. Cu-2Ni-5Sn-(石墨+PbO)自润滑复合材料高温摩擦学性能的研究[J]. 摩擦学学报, 2018, 38(1):-170. doi: 10.16078/j.tribology.2018.01.011

[11]

. 氧气气氛中CrNiMo钢的高温高速干滑动摩擦磨损性能[J]. 摩擦学学报, 2008, 28(4):-170.

[12]

马文林, 陆龙, 郭鸿儒, 王静波, 贾辉, 张树伟, 吕晋军. Fe-Mo-石墨和Fe-Mo-Ni-石墨的高温摩擦磨损行为[J]. 摩擦学学报, 2013, 33(5):-170.

[13]

于波, 崔逸飞, 伍根生, 刘志鲁, 刘旭庆, 陈刚. 双咪唑阳离子结构离子液体的高温摩擦学性能研究[J]. 摩擦学学报, 2018, 38(5):-170. doi: 10.16078/j.tribology.2018.05.013

[14]

段春俭, 崔宇, 王超, 陶立明, 王齐华, 谢海, 王廷梅. 高温条件下热固性聚酰亚胺摩擦学性能研究[J]. 摩擦学学报, 2017, 37(6):-170. doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002

[15]

. 离子液体掺杂硅油薄膜的制备及其摩擦学性能研究[J]. 摩擦学学报, 2005, 25(1):-170.

[16]

. MoS2在菜籽油中的高温摩擦磨损性能研究[J]. 摩擦学学报, 2006, 26(1):-170.

[17]

海万秀, 曾俊菱, 任书芳, 孟军虎, 吕晋军. 有限氧化物粉末润滑下Ti3SiC2自配副在空气中的摩擦系数-温度特性[J]. 摩擦学学报, 2014, 34(3):-170.

[18]

张辉, 邓建新, 吴泽, 艾兴, 赵军. Al2O3/TiC基陶瓷刀具材料的高温摩擦磨损性能研究[J]. 摩擦学学报, 2011, 31(4):-170.

[19]

. 单晶硅表面等离子体基离子注入碳纳米薄膜的摩擦学特性[J]. 摩擦学学报, 2004, 24(2):-170.

[20]

李文生, 范祥娟, 杨军, 朱圣宇, 胡伟, 孙洋. Ni3Al基高温自润滑复合涂层的制备和摩擦学性能[J]. 摩擦学学报, 2018, 38(6):-170. doi: 10.16078/j.tribology.2018033

  • 计量
    • PDF下载量 (4)
    • 文章访问量 (37)
    • HTML全文浏览量 (16)
    • 引证文献数  (0)
    目录

    Figures And Tables

    退火温度对氧化铬薄膜结构和高温摩擦学性能的影响

    刘晓红, 卢小伟, 何乃如, 吉利, 李红轩, 周惠娣, 陈建敏