无氢四面体非晶碳膜在海水中的摩擦学性能
PVD大厚度CrN涂层海水环境摩擦学性能研究
海 洋装备 中的一些 关键摩擦 副零部 件 ，必须在 海水环 境中工作 ［ Ｉ ， ２ １ ｏ其可靠 性和使用 寿命在 很大程度 上取 决于它们在 海洋环 境 中的摩擦 学性 能 。而 Ｐ Ｖ Ｄ 涂层具 有 良好 的润滑和 防护效果 ，是提高这 些零部件 在海 水中使用寿 命 的最有 效方法 之一 。近 年来 ，Ｃ ｒ Ｎ 涂层 由于其高硬 度 、 良好 的耐磨性 和耐蚀 陛，在 工
中Ｃ ｒ Ｎ涂层的磨损 率低 于大气和纯水 中， 这 归因于海水 中的低 摩擦 系数 以及 Ｃ ｒ Ｎ涂层 良好的耐蚀性 ．涂层海水中的磨损
率 约为同条件下 ３ １ ６ Ｌ不锈钢的 ２ ０ ％，具有 明显 的减摩耐磨效果 。
关键词 ：Ｃ ｒ Ｎ 涂层 ；磨损 ；摩擦；海水 中图分类号 ：Ｔ Ｇ１ ７ ４ ． ４ ４ 文献标识码：Ｃ 文章编 号：１ ６ ７ ４ － ２ ３ ４ ６（ ２ ０ １ ４ ）０ ３ － ０ ０ ８ ５ － ０ ４
征 详见 《 中 国表面 工程》２ ０ １ ３ 年 第 ６期 ，Ｔ ｉ Ｎ、Ｔ ｉ Ｃ Ｎ和 Ｃ ｒ Ｎ涂 层在海 水环境下 的摩擦 学性能 。
１ ． ２ 摩擦 学试验 磨 损试验 采用往 复式球． 盘摩 擦试 验机 ，测试 时室温 约 ２ ０ ￣ ５ ＂ Ｃ和相 对湿度 为 ６ ０ ￣ ５ ％。碳化钨 钢球 作 为对磨 球 ，直径 为 ３ ｍｍ，表面粗 糙度 为 ５ ３ ｎ ｍ 和 硬度约 为 １ ５ Ｇ Ｐ ａ 。测试 条件 ：滑 动频率 为 ５ Ｈｚ ，恒定 负 载５ Ｎ 和滑动 行程 ５ ｍｍ，并连 续记录 测试过程 中的摩 擦系数 ，摩擦 持续时 间为 ｌ 小 时。磨痕深 度剖面 由
Ａｌ ｐ ｈ ａ － Ｓ ｔ ｅ ｐ Ｉ Ｑ轮廓仪测 试获得 ，磨损 率 ｗ 根据 经典磨损 方程计 算获得 ：
不同的环境中的类金刚石碳薄膜的摩擦
不同的环境中的类金刚石碳薄膜的摩擦摘要类金刚石碳薄模构成了一种新型的材料，这种材料具有大量的组合物与广泛的特性和性能。
一般地说，这些模的磨损特性更为有趣，在不同的条件和环境下，磨损特性都会发生很大的变化。
这篇论文中，在高真空条件下，加入各种气体，做了一些列的模拟实验来验证不同的测试环境对三层类金刚石碳薄模的影响。
具体地研究了由阴极电弧法制作的无氢模和由等离子体增强化学气相沉积法制作的两个高度氢化模的行为。
在载荷为1N旋转频率恒定的条件下进行测试，这些实验中，平面和球都涂有类金刚石碳薄模。
具有低背景压力，在10-6 Pa范围内高度氢化薄膜的摩擦系数小于0.01，而无氢膜的摩擦系数为大约0.6。
在实验环境中加入氧气或者二氧化碳在一定程度上会改变摩擦系数。
然而，在实验容器中加入水蒸气会导致大的改变：有无氢模的样品摩擦系数大幅降低，而其中一个有高度氢化模的样品摩擦系数略有增加。
实验结果显示，水分子在类金刚石碳薄模的摩擦特性中起着重要作用——尤其是对无氢模，但对高度氢化模影响不大。
一、前言超滑和无磨损的干摩擦滑动条件通常被希望能运用在运动的机器组件上（MMAS：他们主要有MEMS器件，空间的机制组件，或普通轴颈轴承），但很不幸的是很少能实现。
正如人们可以设想，几乎无摩擦和无磨损滑动意义是十分巨大的。
机械部件的耐磨寿命较长，就意味着减少了维护，提高可靠性，降低能源消耗。
在本文中，我们将使用碳基薄膜在真空中几乎无摩擦，无磨损滑动的性能。
早期的实验已经证实，在惰性气体环境中的该膜是能够使得滑动钢和陶瓷接口摩擦和磨损系数范围分别在0.001-0.005和10-11到10-10 mm3/Nm。
目前存在一些其他的材料和涂料，可以提供超级低摩擦。
例如，MoS2和WS2在不存在明显的水汽的条件下可以使得摩擦系数小于0.01。
因此在潮湿的空气中，它们要想使用较长的一段时间几乎是不可能的。
这些材料被用于航空航天应用中的，即滚动元件轴承，滑动轴承以及致动器齿轮等[4]。
CrN和CrSiN薄膜在不同介质下的摩擦学性能
CrN和CrSiN薄膜在不同介质下的摩擦学性能鞠鹏飞;王海新;蒲吉斌;苏培博;宋晓航;张广安【摘要】采用中频非平衡反应磁控溅射法在单晶硅P(111)和不锈钢(304SS)基材上制备CrN和CrSiN薄膜;利用球-盘式摩擦磨损试验机(CSM)考察2种薄膜在不同介质(空气、去离子水、质量分数3.5％NaCl溶液)中和WC/Co球对摩的摩擦学性能.结果表明:大气环境下,CrN与CrSiN薄膜的磨损机制主要是磨粒磨损;水润滑下,CrN薄膜主要因机械抛光作用,CrSiN薄膜主要因摩擦化学反应,使得摩擦因数减小;在3.5％NaCl溶液中CrN薄膜易被腐蚀,由于NaCl颗粒析出以及涂层接触区域的腐蚀和磨损产物,作为第三体的润滑作用,导致摩擦磨损发生明显变化,而CrSiN薄膜不易被腐蚀,主要因摩擦化学反应,使得摩擦磨损性能发生显著变化.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2016(041)010【总页数】6页(P86-90,140)【关键词】CrN薄膜;CrSiN薄膜;摩擦磨损;磁控溅射【作者】鞠鹏飞;王海新;蒲吉斌;苏培博;宋晓航;张广安【作者单位】上海航天设备制造总厂上海200245;中国科学院宁波材料技术与工程研究所,中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室,浙江省海洋材料与防护技术重点实验室浙江宁波315201;中国科学院宁波材料技术与工程研究所,中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室,浙江省海洋材料与防护技术重点实验室浙江宁波315201;上海航天设备制造总厂上海200245;上海航天设备制造总厂上海200245;中国科学院兰州物理化学研究所甘肃兰州730000【正文语种】中文【中图分类】TG174.44材料的摩擦磨损性能不仅取决于本身的组织和性能,也与所处的工作环境密切相关[1-2]。
在许多应用领域，表面涂敷硬质薄膜的零件可能长时间或频繁地浸泡、暴露于有腐蚀性介质的工作环境中(例如含Cl-的腐蚀环境中)，磨损往往与腐蚀并存，发生腐蚀磨损[3-4]，因此，人们期望薄膜能够对基体提供足够的抗腐蚀保护。
最新苏科苏教八年级物理下册6月月考试卷及答案
最新苏科苏教八年级物理下册6月月考试卷及答案一、选择题1．（2016•浙江衢州卷）浙江大学制造出一种由碳元素组成的超轻物质，其内部像海绵一样多孔隙，故名“碳海绵”，碳海绵可用于处理海上原油泄漏亊件，处理时，先用它吸收浮在水面上的原油，再通过挤压，将碳海绵内的原油进行回收．此过程没有应用到下列“碳海绵”性质中的（）A．保温性能好B．易被压缩C．能吸油但不吸水D．密度很小，能浮于海面上2．在探究实践创新大赛中，小明同学展示了他的“液体压强演示仪”，其主要部件是一根两端开口且用橡皮膜扎紧的玻璃管（如图），将此装置放于水中，通过橡皮膜的凹凸程度变化，探究液体压强规律。
如图描述的几种橡皮膜的变化情况，其中正确的是（）A．B．C．D．3．匀速地向某容器内注满水，容器底所受水的压强与注水时间的关系如图所示，这个容器可能是A．锥形瓶B．烧杯C．量杯D．量筒4．小陈同学在老师的指导下进行了以下实验：①用弹簧测力计测出一个带盖子的空玻璃瓶的重力，如图甲所示；②用手拿着这个盖紧瓶盖的空玻璃瓶浸没在水中，放手后发现玻璃瓶上浮；③将一个铁块装入玻璃瓶并盖紧盖子，放入水中放手后发现玻璃瓶下沉；④取出玻璃瓶并擦干瓶上的水，挂在弹簧测力计上，保持玻璃瓶竖直，然后从图乙所示位置慢慢浸入水中，并根据实验数据绘制了弹簧测力计的示数F 与玻璃瓶下表面浸入水中深度h 的关系图像，如图丙所示。
⑤细心的小陈同学发现玻璃瓶的容积为100ml ，于是在装有铁块的玻璃瓶内装满水并盖上瓶盖，再用弹簧测力计测出总重力，如图丁所示，此时弹簧测力计示数为3.1N ，根据以上数据则下列选项正确的是（ ）A ．空瓶的重力1.6NB ．空瓶受到的浮力是0.6NC ．铁块的密度是8g/cm 3D ．铁块的重力是2.2N5．小梅测量苹果的密度其步骤如下，则苹果的密度为（ ）①一个苹果放入一只装满水的烧杯中，用量筒取适量的水体积记为V 1，如图所示； ②轻取出苹果，将量筒中的水缓慢倒入烧杯中，当烧杯中的水被填满时，量筒中剩余水的体积为V 2；③接下来用针把苹果完全压入盛满水的烧杯中，水从烧杯中溢出后，再慢慢取出苹果，并继续将量筒中的水倒入烧杯中，当烧杯中的水再次被填满时，量筒中剩余水的体积为V 3。
海水润滑下几种聚酰亚胺材料高副摩擦学性能
海水润滑下几种聚酰亚胺材料高副摩擦学性能周杰;吴进军;杨友胜;易蒙;于革刚【摘要】利用销盘摩擦实验研究4种聚酰亚胺(PI)材料,即均苯型JHPI-30、聚合热压板材YS20、缩聚热压板材P84以及均苯型添加质量分数15％石墨的SP21,与17-4PH配对在海水环境中高副摩擦学性能.通过摩擦因数、磨损体积测量和表面形貌分析,研究几种PI材料黏弹性、拉伸强度和弯曲强度等性能对摩擦磨损的影响.结果表明:研究的4种PI材料中SP21的摩擦因数和磨损量均最小,P84次之;JHPI-30、YS20的磨损机制为塑性变形和磨粒磨损,P84是轻微的塑性变形和轻微的磨粒磨损,SP-21是轻微的磨粒磨损.SP-21具有最好的抗磨减摩性能,相比其他3种材料更适宜作为海水润滑下高副材料.%The higher-pair tribological performances of four kinds of polyimide materials against 17-4PH,including polypyromellitimide JHPI-30,hot-press polymerizationYS20,hot-press polycondensation P84 and 15％ graphite polypyromellitimide SP21,were studied by pin-on-disc friction experiment under seawater lubrication.The effects of viscoelasticity,tensile strength,flexural strength of the several polyimide materials on the friction and wear of the polyimide materials were analyzed through measuring the frictional coefficient and wear volume,and analyzing surface topography.The results show that SP21 material has the lowest friction coefficient and wear volume in the 4 PI materials studied,following by P84 material.The wear mechanism of JHPI-30 and YS20 materials is plastic deformation and abrasive wear,P84 material is slight plastic deformation and slight abrasive wear,and SP-21 material is slight abrasive wear.SP-21material has the best friction reducing and anti-wear properties,it is the most suitable material for high-pair under seawater lubrication.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2017(042)012【总页数】5页(P100-103,109)【关键词】高副;海水润滑;聚酰亚胺;黏弹性【作者】周杰;吴进军;杨友胜;易蒙;于革刚【作者单位】机械科学研究总院北京 100044;机械科学研究总院北京 100044;中国海洋大学工程学院山东青岛 266100;武汉材料保护研究所湖北武汉 430030;机械科学研究总院北京 100044【正文语种】中文【中图分类】TH117.1海水的黏度大约为油的1/30，润滑性能远不如油，所以油压工况下使用的摩擦副材料不一定适用于海水工况下，尤其是在海水环境中使用的高副，需要重新选择摩擦副材料，以满足需求。
非晶碳基薄膜在低粘度润滑油下的摩擦学行为研究
非晶碳基薄膜在低粘度润滑油下的摩擦学行为研究非晶碳基薄膜在低粘度润滑油下的摩擦学行为研究引言：随着工业科技的发展，摩擦学成为了一个重要的研究领域。
在工程应用中，润滑油被广泛应用于减少金属表面之间的摩擦和磨损，提高机械设备的工作效率和寿命。
而非晶碳基薄膜作为一种创新型涂层材料，因其良好的摩擦性能和机械性能受到了广泛关注。
本文将研究非晶碳基薄膜在低粘度润滑油下的摩擦学行为，以期为润滑油的应用提供一定的理论和实践指导。
方法：本文使用非晶碳基薄膜作为试验样品，并选取了低粘度润滑油作为润滑剂。
在实验过程中，我们使用了摩擦试验机对不同润滑剂条件下的摩擦性能进行测试。
通过改变载荷、滑动速度和时间等试验参数，系统地研究非晶碳基薄膜在低粘度润滑油下的摩擦学行为。
结果与讨论：实验结果显示，非晶碳基薄膜在低粘度润滑油下具有良好的摩擦性能。
在不同滑动速度下，我们观察到非晶碳基薄膜的摩擦系数随着载荷的增加而逐渐减小。
这表明非晶碳基薄膜在低粘度润滑油下能够形成较好的润滑膜，减少金属表面之间的直接接触，从而降低摩擦和磨损。
此外，我们还发现在不同的温度条件下，非晶碳基薄膜的摩擦性能存在差异。
随着温度的升高，非晶碳基薄膜的摩擦系数逐渐减小，表明温度对于非晶碳基薄膜的摩擦性能有一定的影响。
结论：通过对非晶碳基薄膜在低粘度润滑油下的摩擦学行为的研究，我们发现非晶碳基薄膜具有良好的润滑性能。
在实际应用中，适当选择润滑剂的粘度以及控制工作温度，可以进一步优化非晶碳基薄膜的摩擦性能。
此外，本研究结果还对于开发新型润滑材料和改进润滑油的配方具有一定的参考意义。
展望：本研究只针对非晶碳基薄膜在低粘度润滑油下的摩擦学行为进行了初步研究，未来的研究可以进一步挖掘非晶碳基薄膜的摩擦特性。
通过改变薄膜的制备工艺和控制润滑剂的组成等因素，可以进一步提升非晶碳基薄膜的摩擦和磨损性能。
此外，对于其他不同粘度润滑剂下的摩擦学行为研究也是未来的研究方向之一。
通过完善和深入的研究，可以更好地理解和应用非晶碳基薄膜的摩擦学性能。
载荷对类富勒烯基氢化非晶碳薄膜摩擦磨损性能的影响
ｈ Ｎ ｏ ｔ ａ ， －ｔ ｎｃｅ ｉ ｔ ｔｅ１ ｃ ｎａｔｏ ｄ ｔｅｆｃｉ ｏ ｍｃ ｎ Ｓ ０１２ ｗｈ ｒａ ｅ２ ｌａ ｅ ｒａｅ ｓｐ ｒｏ ｖ ｌｅ（００ ９． ｃｌ ｈ ｉ ｏ ｉ ｅ Ｗａ ￣ ．１ ｅｅ ａ ｔ ０ ｏｄｉｄ ｃｅｓｄｔ ａ ｕ ｅ－ ｗ ａ － ． ） Ｓ ｔｈ Ｎ ｔ ｏ ｌ ｕ ０
Ｗ ａ ｇ Ｃｈｅ ｇ ｉ ｇ ， Ｗ ａ ｇＺｈ ｕ ， Ｚｈ ｎｇＪ ｎ ａ ｎ ｎ ｂｎ ｎ ｏ ａ ｕ ｙ ｎ
（． ａｏａ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ ｅ ａｃ ｅｔ ｆｒ ｅｈｏｏｙ ｑｉ ｅｔ Ｇ ｅｎ ｏ ｔｇ，ａｚ ｏ Ｊ ｏｏｇＵ ｉ ｒ ｔ １Ｎ ｔｎ ｌ ｎｉ ｅｉ Ｒｓ ｒ ｉ ｎ ｎ ｅ ｈＣ ｎ ｒｏ Ｔｃｎｌ ＆Ｅ ｕ ｍ ｎｏ ｒ Ｃ ａｎｓＬ ｎｈｕ ｉ ｔ ｅ ｇ ｐ ｆ ｅ ｉ ａ ｎ ｎ ｅ ｉ， ｖ ｓｙ Ｌ ｎｈｕ ３０ ０Ｃ ｉ ； ．ｔ ｅ ｅ Ｌ ｂｒｔ ｙ ｆ ｏｉＬ ｂｉ ｔ ｎＬ ｎｈｕ ｎｔｕ ｏ Ｃ ｅ ｃｌ ｈｓ ｓＣ ｉ ｓ ａｚｏ ０ ７， ｈ ａ ２Ｓ ｔＫｙ ａｏａｏ ｏＳ ｌ ｕｒ ａｉ ， ａｚｏ Ｉｓｔ ｅｆ ｈｍｉ Ｐ ｙｉ ， ｈ ｅｅ ７ ｎ ａ ｒ ｄ ｃ ｏ ｉｔ ａ ｃ ｎ
Ｖ０． １ ７ Ｎｏ． ２
Ｆ ． ０２ ｅ ２１ ｂ
中 国科 技 论 文
ＣＨＮ ＣＩＮ Ｐ Ｅ ＩＡ Ｓ Ｅ ＣＥ ＡＰ Ｒ
第７ 第２ 卷 期
２１ ０ ２年 ２月
载荷对类富勒烯基氢化非 晶碳薄膜 摩擦磨 损性能 的影 响
王 成 兵 ，王 舟 ２ 张俊 彦 ２
（．兰州交通 大学国家绿 色镀 膜技 术与装备工程技术研 究中心 ，兰州 ７ ０ ７ ； １ ３ ０ ０
承认Ｌ Ｊ 然而 ， ｌ。 载荷增大对非晶碳薄膜摩擦因数和磨 损 率 降 低 的 作 用 机 理 目前 还 没 有 明 确 的 认 识 。 Ｒ ｎ ａ ｏ Ｉ研究了氢 化非 晶碳薄 膜与钢球 对磨时的 ｏ ｋ ｉ ｎｌ ｎ ｌ 摩擦学性 能， 发现摩擦 因数和磨损率随载荷的增加而 降低 。他认为这与钢球表面转移层的形成有关 ： 低载 荷时 ， 氧化铁转移到非 晶碳薄膜表面 ，而碳 元素只 出 现在磨屑及接触面的前端 ；增大载荷 ，接触面处碳含 量增加 ， 从而降低了摩擦 因数 ，同时碳转移层的厚度 也随载荷 的增大而增加 ，降低了薄膜的磨损。Ｌｕ等 ｉ
CrN及CrAlSiN 涂层海水环境摩擦学性能的影响研究
CrN及CrAlSiN 涂层海水环境摩擦学性能的影响研究作者：刘孟奇来源：《决策探索·收藏天下（中旬刊）》 2019年第8期刘孟奇摘要：采用多弧离子镀在硅片及316不锈钢基底表面制备CrN和CrAlSiN涂层后，通过SEM、硬度仪、XRD测试了涂层的结构，利用多功能摩擦试验机考察了涂层在海水环境下的摩擦学性能。
结果表明，CrAlSiN涂层在海水中有良好的结合力及优异的韧性。
关键词：CrN；CrAlSiN；摩擦学性能一、试验材料与方法通过多弧离子镀设备沉积CrN和CrAlSiN涂层，采用 FEI Quanta FEG 250扫描电子显微镜观察涂层的表面与截面形貌，采用D8 Advance X 射线衍射仪（XRD）对CrN和CrAlSiN涂层的相结构进行测定。
磨损试验采用往复式的滑动接触的Rtce试验机，摩擦环境为人工海水溶液。
二、试验结果与讨论（一）微观形貌图1 为CrN和CrAlSiN涂层的表面与断面形貌图。
从图1（a）（b）可以看出，CrN涂层表面粗糙，存在不规则的白色颗粒，纯Cr靶材的液滴。
而受Al、Si元素的影响，CrAlSiN涂层的表面较光滑，颗粒小。
镀膜沉积的过程中，阴极电弧靶材局部受热蒸发熔化，溅射在基体上，是多弧离子镀技术的典型特征。
从图1（c）（d）可以看出，CrN和CrAlSiN涂层均呈现柱状晶结构，均匀与基底结合得很好，厚度没有大的变化，分别约为3.18μm 和3.26μm。
不同的是CrN涂层的柱状结构粗大疏松，而CrAlSiN涂层柱状结构细小，晶粒边界致密性良好。
（二）XRD和XPS从XRD图谱可以看出CrN涂层具有三个衍射峰，分别为CrN（111）、CrN（200）及CrN （220），对应的衍射角依次为36.2°、43.8°及62.5°；其中，CrN（200）衍射峰最高，表现出最强的择优取向。
当Si和Al元素掺入涂层后，出现五个衍射峰，分别为CrN（111）、CrN（220）、AlN（220）、（Cr，Al）N（220）及AlN（220）。
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第40卷第6期2019年6月Vol.40=<Jun.2019哈尔滨工程大学学报Journal of Harbin Engineering University无氢四面体非晶碳膜在海水中的摩擦学性能连峰1,马明明2,杨忠振1(1.宁波大学海运学院，浙江宁波315211；2.大连海事大学交通运输装备与海洋工程学院，辽宁大连116026)摘要：为了开发能直接应用于海洋环境的自润滑材料，在不锈钢表面制备无氢四面体非晶碳(t a-DLC)膜，分别测试和比较ta-DLC膜在海水、水和油中的摩擦学性能。
结果表明：ta-DLC膜在海水中的摩擦系数小于0.1,磨痕最窄且浅，表现出最优异的摩擦学性能，其水中摩擦学性能略差于其海水中摩擦学性能，在油中摩擦学性能最差。
ta- DLC膜在海水润滑领域具有广阔应用前景。
关键词：无氢四面体非晶碳膜；海水；摩擦学性能；摩擦系数；磨痕；海洋；不锈钢DOI：10.11990/jheu.201803102网络出版地址：htt p:///kcms/detail/23.1390.U.20181220.1138.010.html中图分类号:TB322文献标志码:A文章编号：1006D043(2019)06-1098-04Tribological performance of nonhydrogenated tetrahedralamorphous carfon coatings ic seawaterLIAN Feng1,MA Mingming2,YANG Zhongzhen1(1.Facu/y of Maritime and Transportation,Ningbo University,Ningbo315211,China； 2.College of Transportation Equipment/and Ocean Engineering,Dalian Maritime University,Dalian116026,China)Abstract:A nonhydrogenated tetrahedral amorphous ccrbon(ta-DLC)coating was fabricated on the surface/of stainless steer ta develop se/-lubricating matePais that can be employed directly in the marine enyipnment.The tm-boloaicci pePomiances of the ta-DLC coating in seewater,water,and oil were tested and compared.ExpePmentai resulis showed that the ta-DLC coating had a friction coefficieni of less than0.1and the shdl/wci and nc■owesi weaaaaak in seawaea.The9aiboeogiaaepeaaoamanaeoahe9aDDLCaoaingin seawaeawashebesand9ha in oie was she worst.Theriboloaical pePomianco of-hea-DLC coating i water was slightly worss shan that in seewater. The ta-DLC coating has extensive potential applications in seewates lubscation.Keywords:nonhydroaenated tetrahedsai amorphous carbon coating；seewater；miboloaicai peformanco;friction codicient;wet track；oceen；stainlrs sted海水作为润滑剂的研究备受关注'1-2］,特别是对于海洋工程领域，海水润滑具有举足轻重的意义。
然而海水是典型的腐蚀性电解质，能引起绝大多数金属材料的严重腐蚀［3-4］，摩擦学问题尤为突出。
因此，有必要开发能直接应用于海洋环境的自润滑材料。
在金属表面制备具有优异摩擦学性能的涂层成为一种有效的方法［5_6］&类金刚石碳膜(DLC膜)以其高硬度、低摩擦系数、优异的耐磨损性能被广泛应用在摩擦副表面［7］&但是,Rubio等'8(研究发现:含氢DLC膜在油和水润滑介质中都发生了疲劳磨收稿日期：2018-03-25.网络出版日期：2018-12-21.基金项目：国家自然科学基金项目(51275064)；辽宁省工业公关计划(2012220006).作者简介:连峰，女，教授.通信作者：连峰，E-maii:.lianfeng@.损&Zhang等'9(研究发现:在水和空气润滑介质中,含氢DLC膜都容易石墨化从而产生大量磨损&Ye 等［10］研究发现，含氢DLC膜在海水介质中的磨损主要为机械磨损&含氢DLC膜在水介质中比在空气介质中表现出更大的磨损率［11］&sp3含量高于80%的无氢DLC膜亦称为ta-DLC膜,即四面体非晶碳膜&硬度更高，且具有组织均匀、可大面积沉积、成本低、表面平整等一系列优点，成为近年来DLC 涂层研究热点&名古屋大学梅原研究室的研究发现'12(,ta-DLC膜在23°C和100°C时的摩擦系数为0.1；在200C、300C和400C,摩擦系数小于0.06&分析表明，高温下的部分石墨化导致形成了转化层，揭示了更低摩擦系数的原因&他们还发现, ta-DLC膜在水介质中具有超低的摩擦系数和超强的耐磨损性能'13］&在甘油单油酸(PAO)中和在甘第#期连峰，等:无氢四面体非晶碳膜在海水中的摩擦学性能-1099-油单油酸（PAO）中添加含有有机摩擦改性甘油单月桂酸酯（GMO）中的摩擦系数分别可达0.08和0.025"⑸。
这些研究结果为ta-DLC膜在不同润滑介质中的应用奠定了理论基础。
但是，关于ta-DLC膜在海水介质中的摩擦学性能的研究尚属罕见。
本研究采用T-DAD技术（T-shape filtered arc deposition）在不锈钢表面制备ta-DLC膜。
采用高速往复摩擦试验机探讨其在海水润滑条件下的摩擦学性能,并与水和油润滑进行比较。
为ta-DLC膜在海水润滑领域的应用提供理论支持&1实验条件及方法本研究所用试样由日本名古屋大学机械工学科梅原研究室制备,在不锈钢表面（20mmX20mm正方形）制备ta-DLC膜。
ta-DLC膜的厚度约为0.7（m,硬度约为45GP-。
采用Easy-Drop型接触角测量仪测量试样表面对水（蒸馏水）、海水（人工配制,成分如表1所示）和油（正十六烷，分子式为C16H k4）的接触角。
采用可读式手动角位台,测量试样表面对海水、水和油的滚动角。
采用SUPRA55SAPPHIRE场发扫描电子显微镜进行能谱分析。
采用HSR-2M高速往复摩擦试验机，分别对试样表面进行海水、水、油润滑条件下的摩擦学性能测试。
设定高速往复摩擦试验机的滑动速度为0.05Is,载荷分别为5N和10N。
实验温度为室温,环境相对湿度40%〜45%,配偶件为直径％4mm 的弘叫小球，往复行程5mm。
摩擦时间分别为20min和180min。
表1人工海水的成分Table1Composition of artificial seawater g/L -NaCC CaCO3_CaSO4-2H2O M/Ct2_MgSO4・7H2O 105.000.5012.1512.557.702实验结果与讨论2.1ta-DLC膜的润湿性ta-DLC膜的海水、水、油接触角分别为82.8。
、86.5。
、14.8。
，液滴在ta-DLC膜表面的附着状态如图1所示&ta-DLC膜的油接触角显著小于海水和水,表现出超亲油状态。
且3种液滴在翻转的ta-DLC膜表面均不滚落，如图2所示，说明ta-DLC膜与3种液滴间均有很强的黏附力。
（a）海水（b）水（c）油图1ta-DLC膜的海水、水、油接触角Fig.l Contaci anglrs of seawater,watrr and oit on ta-DLC coating（a）海水（b）水（c）油图2水、海水、油滴在ta-DLC膜的粘附状态Adhesivitirs of seawatrr,watrr and oit droplrt on ta-DLC coating Fig.22.2ta-DLC膜在轻载条件下（5N）的摩擦学性能ta-DLC膜在海水、水、油润滑条件下的摩擦系数曲线如图3所示。
由图3可见,ta-DLC膜在海水中的摩擦系数最小,其次是水,在油中的摩擦系数最大。
且海水中的摩擦系数曲线的波动也最小。
ta-DLC膜在海水、水、油润滑条件下的摩擦系数的平均值分别为0.071、0.088和0.126。
轻载条件下（5N）,ta-DLC膜在海水和水中的摩擦系数均小于0.1。
ta-DLC膜在海水、水、油润滑条件下的磨痕如图4所示。
海水和水介质中的磨痕几乎难以看到,但油介质中的磨痕清晰可见。
说明ta-DLC膜在海水和水介质中的耐磨性能优于油介质。
ta-DLC膜在水、海水、油润滑条件下的EDS分・1100・哈 尔 滨 工 程 大 学 学 报第40卷析如图5所示。
从水和海水润滑条件下的EDS 分 析中都发现有Si 和0,而在油润滑的EDS 分析中却图3 ta-DLC 膜在不同润滑介质中的摩擦系数&5N )Fig.3 Friction coefficients of ta-DLC coating in differentlubricants (5 N )分析认为，从水、海水和油对ta-DLC 膜的润湿性能来看,ta-DLC 膜表现出亲水和亲油的状态。
海 水、水和油在ta-DLC 膜表面均具有很强的黏附性,因此有利于形成润滑膜。
EDS 分析显示，在水和海水润滑条件下都发现有Si 和0,说明发生了摩擦化 学反应生成了保护膜，保护膜中含有的硅酸起到了 润滑剂的作用［⑷&而在油润滑的EDS 分析中却没有Si 和0的出现。
也有学者在研究DLC 膜和弘叫球对磨时认为，在摩擦过程中，在DLC 膜表面 生成了转移膜'⑸& Tanaka 在研究DLC 膜在水润滑条件下的摩擦学性能时发现，摩擦过程中生成的硬 度低于DLC 膜的高分子聚合物膜起到了减小摩擦 的作用皿&上述研究均说明,ta-DLC 膜在水润滑时 发生了摩擦化学反应，反应的生成物起到了减摩和耐磨的作用。