a-C∶H和ta-C涂层对7075铝合金的摩擦学特性

摘要

为了评估a-C∶H和ta-C涂层应用于铝合金干式切削刀具表面防护的可行性,在M2高速钢基底上,用RFPECVD方法沉积a-C∶H涂层,用磁过滤阴极真空电弧方法沉积了ta-C涂层。通过热重试验观测两种涂层在升温过程中的质量变化。将这两种涂层在大气环境退火,用拉曼光谱等方法表征涂层的结构,用纳米压痕法测量涂层硬度。通过大气环境下的球盘摩擦磨损试验,比较a-C∶H和ta-C涂层的对7075铝合金摩擦学性能。结果显示:经过400℃退火,a-C∶H涂层硬度从24.8GPa下降至20.0GPa,ta-C涂层硬度从28.7GPa增加至30.8GPa;a-C∶H涂层对7075铝合金的摩擦因数从0.17下降至0.14,ta-C涂层摩擦因数保持不变为0.12;a-C∶H涂层磨损率从1.9×10-15m2·N-1上升至2.4×10-15 m2·N-1,ta-C涂层磨损率从8.0×10-16m2·N-1上升至9.2×10-16 m2·N-1。当采用7075铝合金为对偶摩擦件时,ta-C具有比a-C∶H涂层更低的摩擦因数和磨损率,而且随温度变化更稳定,因此ta-C是一种更有前途的铝合金干式切削刀具防护涂层。