熱處理對(duì)CoMoCrSi涂層組織和性能的影響

國(guó)洪建， 安宇龍， 陳建敏， 閆鵬勛， 吳志國(guó)

（1.蘭州城市學(xué)院 培黎機(jī)械工程學(xué)院，蘭州 730070；2.中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所 固體潤(rùn)滑國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730000；3.甘肅省科學(xué)院 納米技術(shù)應(yīng)用研究室，蘭州 730000）

［摘要］前期的研究發(fā)現(xiàn)CoMoCrSi 涂層在高溫下具有優(yōu)異的摩擦學(xué)性能，但室溫下的摩擦學(xué)性能有待進(jìn)一步改善。為此，將CoMoCrSi 涂層在800 ℃下分別進(jìn)行3h、5h和10h的退火熱處理，研究了熱處理工藝對(duì)CoMoCrSi 涂層微觀組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)以及摩擦學(xué)性能的影響。利用硬度計(jì)、拉伸試驗(yàn)機(jī)測(cè)試了CoMoCrSi涂層熱處理前后涂層的硬度和結(jié)合強(qiáng)度；利用CSM摩擦試驗(yàn)機(jī)考察涂層在1000 m長(zhǎng)距離的摩擦學(xué)行為；利用XRD、SEM和Raman分析了涂層及磨痕的微觀結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明：與噴涂態(tài)涂層相比，熱處理后CoMoCrSi涂層的結(jié)晶性和組織得到顯著改善，涂層的孔隙率降低到0.32%～0.20%；結(jié)合強(qiáng)度提高到63.8～68.5 MPa，涂層表面顯微硬度由噴涂態(tài)的902.8 HV0.3提高到1237.6 HV0.3；涂層室溫下的摩擦系數(shù)達(dá)到0.39～0.40，磨損率降低到（0.7～0.8）×106mm3/(N·m)，表明熱處理后CoMoCrSi涂層的摩擦學(xué)性能增強(qiáng)。分析認(rèn)為，經(jīng)過(guò)熱處理后在涂層表面形成了一層由Cr2O3和CoMoO4構(gòu)成的納米氧化層（600～1200 nm），其中Cr2O3起到了關(guān)鍵的抗壓、抗磨損作用，而CoMoO4在摩擦過(guò)程中起到了潤(rùn)滑作用，因此熱處理后涂層表面硬度顯著提高，室溫下的摩擦系數(shù)和磨損率顯著降低，涂層的磨損機(jī)制由噴涂態(tài)涂層的脆性斷裂加上粘著磨損轉(zhuǎn)變?yōu)檩p微的磨粒磨損。綜合考量涂層組織及性能，最佳熱處理時(shí)間定為3h。