Page 92 - 《摩擦学学报》2021年第1期

第 1 期 王新宇, 等: 表面织构对管道内壁碳基涂层润湿性与摩擦学性能影响 89

为3层，整体厚度达到了15 μm以上，从下到上依次为 从图4(a~c)可以看出，圆环的半径随设定参数的增大
Si中间层、Si-DLC过渡层和DLC覆盖层. 图3(a)中的插 而增大；而喷砂压力的加强则会使DLC涂层表面的凹
图是关于原始涂层的机械性能，结合力与硬度分别达 坑深度增大[图4(d~g)]；激光织构点阵的密度与设置
到32 N和22 GPa. 并且涂层在管道内均匀分布，没有 的参数具有良好的对应关系[图4(h~j)]. 利用激光表面

出现明显的缺陷和脱落[见图3(b)]. 织构化技术对DLC涂层进行图案化处理，这会在涂层
不同织构化处理后的涂层表面形貌如图4所示， 表面形成明显的层状结构. 但是得益于涂层较大的厚

(a) (b)
DLC
Critical load: 32 N
Hardness: 22 GPa

DLC top

Gradient Si-DLC layer
Coated pipe Uncoated pipe
Substrate Si interlayer

1 μm

Fig. 3 (a) Typical SEM cross-section image of a DLC multilayer coating deposited on the inner surface of a pipe
and (b) Sample pipes with inner coatings
图 3 管道内表面沉积的DLC多层膜的(a)典型SEM截面图像和(b)内表面涂层的管道样件

1 008 μm

1 232 μm

199 μm

592 μm
300 μm 500 μm 500 μm
(a) ϕ (b) ϕ (c) ϕ

(d) Untextured coating (e) 20 psi (f) 30 psi (g) 40psi

49.6 μm
99.8 μm

300 μm 300 μm 300 μm

(h) 0.01 mm (i) 0.05 mm (j) 0.1 mm

Fig. 4 Surface morphology of DLC coatings treated by different texture techniques
图 4 不同织构技术处理后的涂层表面形貌