MoS2/C复合薄膜多环境摩擦学行为的研究

摘要

目的考察不同摩擦环境(真空、PAO、不同对磨副和温度)对MoS2/C复合薄膜摩擦性能的影响,并探究其摩擦磨损机理。方法使用直流磁控溅射技术(DCMS)和高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)在高速钢和硅基底上沉积MoS2/C复合薄膜。利用多功能摩擦试验机表征薄膜在空气、PAO、不同温度条件下的摩擦学行为。利用真空摩擦试验机表征薄膜在真空及不同对磨副条件下的摩擦性能。利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及共聚焦激光拉曼光谱仪,分析摩擦测试后,薄膜和对磨副上的形貌、磨屑成分等。结果真空下,除氧化锆外,其他对磨副均使薄膜迅速失效。MoS2含量超过50%时,薄膜可以在真空中维持较低的摩擦系数,约为0.1。PAO环境下,边界润滑阶段摩擦系数为0.08,流体润滑阶段摩擦系数最高为0.1。随着温度从25℃升高至450℃,薄膜摩擦系数由0.09降低至0.026,450℃下,薄膜在700 s时失效。结论真空下,氧化锆和氧化铝作为对磨副可以降低MoS2/C复合薄膜的粘着性,且复合薄膜中MoS2含量超过50%,可以展示出更好的摩擦性能。PAO油润滑环境下,摩擦行为主要取决于PAO的性质。高温环境下,更高的石墨化程度与MoS2再结晶可以降低薄膜的摩擦系数。