| 题名 | 金属管内壁类金刚石碳基薄膜制备及其腐蚀与摩擦学性能研究 |
| 作者 | 张铭炯 |
| 答辩日期 | 2018-05-23 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 张广安 ; 金杰 |
| 关键词 | 空心阴极 管内壁 类金刚石碳基薄膜 耐腐蚀 摩擦磨损 Hollow cathode Inner surface Diamond-like carbon based films Corrosion resistance Friction and wear |
| 学位名称 | 工程硕士 |
| 其他题名 | 无 |
| 学位专业 | 材料工程 |
| 英文摘要 | 工业应用中有大量在恶劣环境下工作的金属管件内表面亟待强化处理，DLC薄膜由于其独特的性能优势而成为金属管内壁理想的防护材料之一。本论文采用空心阴极等离子体增强化学气相沉积技术（HollowCathodePlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，HC-PECVD）在SUS304不锈钢管和6063铝合金管内壁成功制备出DLC薄膜，并系统考察了金属管内壁DLC薄膜的微观结构、力学性能、耐腐蚀性能和摩擦学性能。主要研究结果如下： 1.在管径为30mm与90mm的SUS304不锈钢管内壁通过HC-PECVD技术制备了DLC薄膜，沉积速率达10~14μm/h。不同管径不锈钢管内壁DLC薄膜均匀致密，与基底结合良好，层与层之间结合紧密。DLC薄膜厚度为11μm，硬度10~13GPa；EIS测试表明，DLC薄膜的腐蚀电流密度比未涂覆不锈钢管低三个数量级；720h高湿高热中性盐雾试验之后，未涂覆不锈钢管边缘部分出现锈斑，而DLC薄膜没有明显的变化；在空气、去离子水和润滑油环境下，DLC薄膜的摩擦系数和磨损率均低于未涂覆不锈钢管。 2.在管径为30mm的SUS304不锈钢管内壁构筑了不同调制周期数（5、10、20）的DLC多层薄膜，即(Six-DLC/Siy-DLC)n薄膜。不同调制周期数的DLC薄膜均匀致密，与基底结合良好，层与层之间结合紧密。DLC薄膜厚度为11~14μm，硬度为13~15GPa；DLC薄膜的腐蚀电流密度比未涂覆不锈钢管低三个数量级，且随调制周期数增加（n值）呈降低趋势；720h盐雾试验后试样的SEM表面形貌显示，未涂覆不锈钢管表面充满蚀坑，而DLC薄膜的表面未发现腐蚀坑洞；DLC薄膜的摩擦系数和磨损率在空气、去离子水和润滑油环境下均低于未涂覆不锈钢管，(Six-DLC/Siy-DLC)10、(Six-DLC/Siy-DLC)20薄膜比(Six-DLC/SiyDLC)5薄膜的摩擦系数和磨损率较低。综合考虑，(Six-DLC/Siy-DLC)10薄膜不仅制备方便可靠，而且性能优异。 3.在管径为30mm的6063铝合金管内壁制备了DLC薄膜。铝合金管内壁DLC薄膜均匀致密，与基底结合良好，层与层之间结合紧密。薄膜厚度为9μm，硬度为14GPa。DLC薄膜的腐蚀电流密度低至1.52nA/cm2，未涂覆铝合金管的腐蚀电流密度为2470nA/cm2；168h中性盐雾试验之后，未涂覆铝合金管表面失去金属光泽，表面出现大量微裂纹和微孔，而DLC薄膜表面没有发现明显的腐蚀迹象；在空气、去离子水以及润滑油环境下的摩擦实验表明，涂覆DLC薄膜能够有效降低铝合金管内壁的摩擦系数和磨损率。 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.licp.cn/handle/362003/25290]  |
| 专题 | 中国科学院兰州化学物理研究所 |
| 作者单位 | 1.中国科学院大学 2.中国科学院兰州化学物理研究所; |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张铭炯. 金属管内壁类金刚石碳基薄膜制备及其腐蚀与摩擦学性能研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2018. |
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