Page 93 - 《摩擦学学报》2021年第1期

90 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

度(≥15 μm)，在激光处理后DLC涂层并没有出现涂层 爬升，远远超出划定的范围；对于未织构的DLC涂层
脱落或基底暴露的问题，这是一般薄膜所不具备的. [见图6(b)]，PAO润滑油在其表面的润湿性良好，但是
图5(a)所示为原始涂层的拉曼光谱，由其高斯拟 在经过10 s的高速旋转后，涂层表面的PAO润滑油发
−1
合结果可以看出，在1 000~1 800 cm 的拉曼频移范围 生了明显外溢；如图6(e)所示，在所有经过织构化处理
内存在1个D峰和1个G峰，这是典型的DLC涂层 [14-15] ， 的DLC涂层样品中，具有φ1mm圆环的涂层与PAO之
表明金属基底是否进行表面织构并不会对DLC涂层 间的润湿性最好. 并且在经过高速旋转后，润滑油只
的结构产生影响；图5(b)是DLC涂层经过激光表面织 发生少许位移，这可能与它所具有的最大的展弦比
[17]
[16]
构后的拉曼光谱，同已有的数据 对比，我们发现它 (直径与深度的比值)有关 . 对比图6(c)和图6(d)两个
*
与石墨的拉曼光谱相吻合，含有明显的D、G、D 和G * 样品，虽然油滴一开始在涂层的表面润湿性都很好，
峰. 对比两者可以发现，激光织构技术可以将DLC涂 但是在旋转时的流动形式不同，样品c更多是一种沿
层转变为层状的石墨结构，并且得益于涂层的较大的 着空隙的扩散，而样品d则是一种宏观上的层流，这也
厚度，涂层与基底仍具有较好的结合力. 导致了两者储油性能的差别.
2.2 表面织构化处理对DLC涂层润湿性能的影响 当采用2号工艺进行织构化处理时，太大或太小
图6是1号织构工艺的润湿性和储油性能的结果. 的喷砂压力均不利于PAO油在涂层表面的存储，因
从图6(a)可以看出，单纯钢基底的润湿性和储油能力 此，存在1个最适合的凹坑直径使其达到较好的储油
5
很差，高速旋转会使PAO润滑油在离心力作用下向外 性能，试验中喷砂压力的最优值为2.06×10 Pa(30 psi).
3 200 200
D

170
Intensity/a.u. 2 400 Intensity/a.u. 140 C * G *

1 600
D G D
110
800

800 1 200 1 600 2 000 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000
Raman shift/cm −1 Raman shift/cm −1
(a) Untextured coating (b) DLC coating after l

Fig. 5 Raman spectrum of the DLC coatings on the inner surface of the pipe
图 5 管道内壁的DLC涂层的拉曼光谱

Infiltration

Out of range
Out of range
(a) Substrate (b) Untextured (c) ϕ0.1 mm (d) ϕ0.5 mm (e) ϕ1.0 mm

Fig. 6 Oil storage performance of textured coatings at a speed of 400 r/min (laser texture before depositing DLC coatings)
图 6 400 r/min转速下含织构涂层(先激光织构后沉积涂层)的储油性能