微织构自润滑陶瓷刀具是在基体材料上按照一定的排列方式预先加工出一些孔洞或沟槽,再将复合固体润滑剂嵌入其中,工作过程中由于摩擦热或环境温度的作用,固体润滑剂在滑动表面略微突起,并通过摩擦在金属基材和对偶表面形成转移膜,从而起到减摩耐磨的作用。
连云崧等利用中频磁控溅射、多弧离子镀和离子束协助沉积技术将WS2涂层沉积到硬质合金的微织构表面,发现WS2软涂层在微纳织构表面形成了润滑膜,在划痕测试中减少了涂层散裂和脆性断裂,同时得出在微纳织构表面的WS2软涂层能够有效改善涂层/基体的临界载荷。也通过中频磁控溅射、多弧离子镀和离子束协助沉积技术在硬质合金YT15基体表面制备WS2软涂层,测试和研究涂层厚度、微观硬度、表面形貌、结晶、涂层和基体临界载荷。研究结果表明,涂层刀具相较于未涂层刀具切削力和切削温度都有所下降,尤其是在高速和高温下效果更加明显。另外通过中频磁控溅射、多弧离子镀和离子束协助沉积技术在硬质合金YT15基体表面制备WS2软涂层,干切削45#淬火和回火钢,测试和研究涂层厚度、微观硬度、表面形貌、结晶、涂层和基体临界载荷。研究结果表明,涂层刀具相较于未涂层刀具切削力和切削温度都有所下降,尤其是在高速和高温下效果更加明显。
孟荣等用Nd:YAG激光器在硬质合金表面制备微织构,随后用PVD(物理气相沉积法)在硬质合金表面沉积W—S—C固体润滑涂层,研究其摩擦特性和切削性能。发现微织构协同固体润滑涂层有更好的摩擦学性能,其主要的机制是在干滑动条件下,微织构收集磨屑,在接触区提供二次润滑。张克栋等用纳秒激光和飞秒激光加工微米级和纳米级织构,随后用PVD方法沉积Ti—Al—N涂层,通过划痕实验、球—盘摩擦实验来评估涂层的黏附性。研究结果表明,有表面织构的涂层,其黏附性大大改善,表面织构提高了基体表面活性,增加了涂层的临界载荷。(www.daowen.com)
邢佑强等在Al2O3/TiC陶瓷刀具表面用激光加工表面织构,用物理气相沉积方法分别将抛光后的MoS2固体润滑剂、抛光后的WS2固体润滑剂、磁控溅射WS2/Zr涂层制备在织构表面,摩擦磨损实验发现表面织构和固体润滑剂的结合能有效改善摩擦学性能,抛光后的WS2固体润滑剂结合织构相比其他两种类型更能减摩耐磨,其球磨率也相对最小,而磁控溅射WS2/Zr涂层和织构的结合在改善摩擦学性能方面效果最好。用纳秒激光在Al—Cr—N涂层表面加工有不同倾角的微织构沟槽,通过在干摩擦条件下对45#钢球进行往复滑动摩擦织构化涂层样品。研究结果表明,沟槽倾角和滑动方向对摩擦和磨损性能有较大的影响,发现平行织构(沟槽倾角为0°)有最低的摩擦系数和最好的黏结特性。除此之外,在Al2O3/TiC陶瓷刀具表面利用飞秒激光加工纳织构,随后用物理气相沉积方法沉积WS2/Zr软涂层,研究其摩擦学性能。研究结果表明,纳织构增强了基体与涂层之间的结合强度,摩擦系数较小,刀具寿命增加。通过中频磁控溅射和多弧离子镀在Si3N4/TiC陶瓷刀具表面沉积WS2/Zr软涂层,通过干切削硬化钢实验对比无涂层刀具研究其微观结构和基本性能。研究结果表明,有涂层刀具显著改善了刀—屑界面的润滑,相较于无涂层刀具,切削力、切削温度、摩擦系数和刀具磨损减少,刀具寿命得到延长。磨料磨损、涂层分层、切屑是涂层刀具主要的磨损机制。
姜超等利用激光技术在WC基硬质合金的Al—Cr—N涂层刀具前刀面加工平行于切削刃的微织构,随后在液体润滑条件下切削奥氏体沉淀硬化不锈钢,实验结果表明,涂层织构化刀具能够有效降低切削温度、切削力和刀—屑接触面摩擦因数,刀具具有良好的抗黏着性和耐磨性。张翔等利用研磨抛光、喷砂和织构化等三种不同的预处理工艺对基体表面进行处理后涂覆Al—Cr—N涂层。试验结果证明,织构化工艺能够增加基体表面的粗糙度,有利于增加涂层与基体间的界面结合强度。
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