纯镁微弧氧化含碳陶瓷层的耐磨性能

发布时间：2019-08-06 20:56

【摘要】：为进一步提高纯镁表面微弧氧化陶瓷层的摩擦磨损性能,在硅酸盐体系的电解液中加入不同质量浓度的石墨烯添加剂,对纯镁试样进行微弧氧化处理。利用扫描电子显微镜、电子探针、显微硬度仪和原子力显微镜等分析镁微弧氧化陶瓷层的表面和截面形貌、陶瓷层成分、显微硬度和表面粗糙度,并用MS-T3000球-盘磨损实验机对微弧氧化陶瓷层的摩擦学性能进行研究,台阶仪计算比磨损量。结果表明:在微弧氧化电解液中加入少量石墨烯添加剂后制备的陶瓷层中含有一定量的碳元素,含碳的微弧氧化陶瓷层在干摩擦小滑动距离下的摩擦因数显著减小,最低至0.095,较原始镁试样的0.45减小近50倍,含碳微弧氧化陶瓷层比磨损量是原始试样的1/5。纯镁表面含碳微弧氧化陶瓷层有效提高了纯镁表面的减摩和耐磨性。
【图文】：

纯镁微弧氧化含碳陶瓷层的耐磨性能,曾云;陈飞;雷元贵;魏田杰;《中国表面工程》;2015年04期

致密性的提高。表３微弧氧化陶瓷层平均硬度及表面粗糙度Ｔａｂｌｅ３Ａｖｅｒａｇｅｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏ－ａｒｃｏｘｉｄａｔｉｏｎｃｅｒａｍｉｃｃｏａｔｉｎｇｓρｇｒａｐｈｅｎｅ／（ｇ·Ｌ－１）Ｈａｒｄｎｅｓｓ／ＨＶ０．１Ｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓ，Ｒａ／ｎｍ０１５０１３２．００００．００５３６０９８．８２８０．０１４３０６４．２１８０．０３３９０１０８．８２８２．４微弧氧化陶瓷层的耐磨性能图３为加入不同浓度石墨烯的电解液经过表面处理后样品的摩擦因数。从摩擦因数－试验时间关系曲线可以直观地看出，加入石墨烯的电解液微弧氧化陶瓷层摩擦因数明显减校平均摩擦因数结果见表４。由表４中可知，未加石墨烯电解液制备的陶瓷层平均摩擦因数图３添加不同质量浓度石墨烯电解液制备微弧氧化陶瓷层的摩擦因数Ｆｉｇ．３Ｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｃｅｒａｍｉｃｃｏａｔｉｎｇｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｇｒａｐｈｅｎｅ为０．２３８，加入０．０１ｇ／Ｌ石墨烯的电解液制备的陶瓷层平均摩擦因数最低为０．０９５。图４是进行２０ｍｉｎ摩擦磨损试验后的磨损体积，图中数据表明添加石墨烯很好地提高了陶瓷层的耐磨性，是由于添加石墨烯的陶瓷层与未添加时的陶瓷层相比表面更致密更光滑，硬度也提高，从而导致陶瓷层的摩擦因数有所减小，，因此其耐磨损性也相应提高。比磨损率可根据公式（１）计算：Ｗ＝Ｖｗ／（ｗ·Ｘ）（１）其中，Ｗ为比磨损率，ｍｍ３·Ｎ－１·ｍ

纯镁微弧氧化含碳陶瓷层的耐磨性能,曾云;陈飞;雷元贵;魏田杰;《中国表面工程》;2015年04期

ａｒｒａｔｅｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏ－ａｒｃｏｘｉｄａｔｉｏｎｃｏａｔｉｎｇｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｇｒａｐｈｅｎｅρｇｒａｐｈｅｎｅ／（ｇ·Ｌ－１）ＡｖｅｒａｇｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔＳｐｅｃｉｆｉｃｗｅａｒｒａｔｅ／（ｍｍ３·Ｎ－１·ｍ－１）Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ０．４５００．１５４９００．２３８０．１４２８０．００５０．２０１０．１１８８０．０１０．０９５０．０３１８０．０３０．１７２０．１１３１图４添加不同质量浓度石墨烯电解液制备微弧氧化陶瓷层体积磨损量Ｆｉｇ．４Ｗｅａｒｖｏｌｕｍｅｏｆｔｈｅｃｅｒａｍｉｃｃｏａｔｉｎｇｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒ－ｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｇｒａｐｈｅｎｅ图５添加不同质量浓度石墨烯微弧氧化陶瓷层表面划痕形貌Ｆｉｇ．５Ｗｅａｒｓｃａｒｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆｔｈｅｃｅｒａｍｉｃｃｏａｔｉｎｇｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｇｒａｐｈｅｎｅ磨损表面主要是微切屑和犁沟，呈现严重的擦伤、撕裂和塑性流动特征［１２］，且磨损表面划痕比加入石墨烯的微弧氧化陶瓷层磨损表面划痕明显，深度较深、宽度较宽。从图还可以看出，添加０．０１ｇ／Ｌ石墨烯制得陶瓷层表面划痕浅且窄（图５（ｃ）），说明耐磨损性能较好，这与摩擦试验数据相吻合。３结论（１）在电解液中加入石墨烯后制备的微弧氧８８
【作者单位】：北京石油化工学院材料科学与工程学院;北京化工大学材料科学与工程学院;北京石油化工学院特种弹性体复合材料北京市重点实验室;
【基金】：北京石油化工学院优秀学科带头人培育计划(BIPT-BPOAL)
【分类号】：TG174.4

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