{首页主词},&

長安大學(xué)：優(yōu)化孔結(jié)構(gòu)，構(gòu)建減磨耐蝕陶瓷膜層！

2022-11-29 15:08:15 作者：腐蝕與防護(hù) 來源：腐蝕與防護(hù) 分享至：

輕質(zhì)合金由于其重量輕、比強(qiáng)度高的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域。然而，腐蝕和摩擦是其應(yīng)用中不可避免的挑戰(zhàn)，導(dǎo)致大量的能量耗散和結(jié)構(gòu)零件的嚴(yán)重失效。通常需要在輕合金表面采用等離子電解氧化（PEO）制備陶瓷膜層解決上述問題，但是由于PEO膜層表面的硬度高極容易引發(fā)嚴(yán)重的磨粒磨損，以及本征的多孔結(jié)構(gòu)易成為腐蝕介質(zhì)的滲入通道，限制其進(jìn)一步的應(yīng)用。近年來，很多學(xué)者通過在PEO電解液中直接引入固體潤滑劑制備自潤滑陶瓷涂層，但存在固體潤滑劑與膜層之間的結(jié)合力差，及未能填充孔結(jié)構(gòu)提高耐蝕性等問題。

針對(duì)上述問題，來自長安大學(xué)陳永楠教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并在鋁合金表面采用PEO技術(shù)制備了MoS₂/Al₂O₃自潤滑陶瓷膜層，并通過調(diào)節(jié)占空比，調(diào)控PEO反應(yīng)過程中能量釋放和放電行為，優(yōu)化孔結(jié)構(gòu)，同步提高膜層的減摩和耐蝕性能。

圖1. 膜層的孔結(jié)構(gòu)：(a) MoS₂–S_15%，(b) MoS₂-S_45%，(c) 不同MoS₂/Al₂O₃涂層的縱橫比分布

本研究在輕合金表面通過PEO技術(shù)原位合成MoS₂/Al₂O₃自潤滑陶瓷膜層，并調(diào)節(jié)占空比優(yōu)化孔結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)自潤滑陶瓷涂膜層具有低的摩擦系數(shù)（0.15），遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)PEO膜層（0.73），有效提高了膜層的減摩性能。此外，通過調(diào)節(jié)占空比，低占空比的膜層孔隙率相比高占空比的膜層孔隙率下降了77%，同時(shí)，降低占空比促進(jìn)了膜層中連通孔向單一獨(dú)立孔的轉(zhuǎn)變，改善了孔形貌，有效地改善了膜層的耐蝕性能。

圖2. 不同MoS₂/Al₂O₃膜層的電化學(xué)表征：(a) 動(dòng)電位極化曲線，(b) Nyquist圖，(c) 用bode圖和等效電路，(d) 相位角

該成果以“Pore structure optimization of MoS₂/Al₂O₃self-lubricating ceramic coating for improving corrosion resistance”為題發(fā)表在Vacuum期刊上。第一作者為長安大學(xué)碩士研究生陀永林，通訊作者為長安大學(xué)陳永楠教授和趙秦陽博士及西北有色金屬研究院的趙永慶教授，合作者還包括長安大學(xué)郝建民教授、張勇副教授及西部材料康彥教授級(jí)高級(jí)工程師等。