mse测量dlc涂层在远传密封件上的应用(转载)

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1、DLC涂层在远传密封件上的应用DLC(DiamondLikeCarbon)类金刚石涂层是无定形碳屮含sp3键的亚稳态结构。由于它的组成、光学透过率、硬度、折射率和在化学腐蚀剂屮的惰性以及抗摩擦性能十分相似于金刚石，同时制备技术口趋成熟，因而己在许多方面获得了应用并不断拓展其应用领域。木文在一系列实验的基础上，对DLC涂层和市场上其它的防蘑涂层性能做了相关的对比分析，同时研究了涂层对变送器潜在的负面影响以及其它性能。DLC与其它耐磨涂层膜片的对比分析MSE微粒喷浆冲蚀法的应用膜片作为远传密封件的核心部件，山于其厚度非常薄，通常只有0.05mm~0.2mm，同时其不平坦的波

2、纹状结构，标准的摩擦实验方法不适用于膜片上的涂层分析或不能准确地模拟出真实的应用环境。MSE(MicroSlurryjetErosion)微粒喷浆法是利用含有固体粒子的浆体对材料表面进行高速冲蚀，使表面涂层出现具有一定深度的冲蚀痕迹。由于材料磨损量随表面强度而改变，对冲蚀深度进行测量，分析数据，将磨损量的变化转换成磨损率并制作成图表，最终来评估和对比各种材料表面及涂层的强度。使用MSE微粒喷浆法来分析膜片涂层性能，不仅能够真实地模拟客户现场的应用，同时不受膜片样件大小及形状的限制；另外MSE微粒喷浆法能够分析复合涂层的厚度及每层的磨损速率，并且通过多点测试能够评估涂层的

3、均匀度。MSE微粒喷浆冲蚀法实验结果对比通过MSE微粒喷浆法対DLC涂层膜片和市场上现冇其它的防磨膜片进行了和关的耐磨对比分析，其中陶瓷类涂层膜片包括CrN、TiAIN以及Cr2O3&TiO2；加厚膜片包括不锈钢316L、哈氏合金C-276以及双相钢Duplex2057o由于涂层一般在90。力向冲击下表现的最为脆弱，所以所有的冲蚀角度为统一的90°c图1是DLC涂层膜片MSE微粒喷浆法蘑损曲线结果。通过对不用的冲蚀点数据进行拟仑得出了两条不同的1111线，其屮斜率小的是DLC涂层的擁损曲线；斜率人的是不锈钢316L基体的磨损曲线；两条1111线的交点是DLC涂层与基体的

4、拐点。从结果可以看出，当浆体喷射总量达到大约530g时，斜率突然变大，DLC涂层此时被冲破，此时磨损深度大约是1.5um；另外，DLC涂层的磨损速率非常'低，只有0.0013um/g,和不锈钢316L基体的1.7346um/g的磨损速率相比，整整和差了三个数量级。同时DLC涂层磨损曲线儿乎保持了较好的线性，说明此DLC涂层在厚度方向是纯粹的单一的类金刚石涂层，没有山于杂质或结合力不一致导致的差界。图1DLC涂层膜片冲蚀磨损曲线5■■«£车«.图2是陶瓷类涂层以及不同基体材料与DLC涂层的冲蚀结來对•比。对于陶瓷类涂层来说，CrN涂层磨损速率最高，达到0.971um/g,

5、儿乎是基体材料的一半，同吋其膜层厚度只有3um,4g的浆体就把涂层冲穿，所以其捉高膜片的寿命效呆不人；对于TiAIN涂层，其磨损速率相对比较低，但由于膜层厚度只冇4.5um,18g的浆体会将涂层冲穿，所以其对膜片的寿命也影响甚微；Cr2O3&TiO2涂层的磨损速率介于两种涂层中间，但由于膜层厚度达到78um,最终需要将近100g的浆体才能把涂层冲穿，相当于提高了普通膜片寿命的两倍。厚度1.53.04.578152152152浆体重530一418100779595图2不同涂层及材料的冲蚀结果対比对于普通的加厚膜片来说，不同基体材料的磨损速率相差不大，大致都在1.5um/g

6、-2.0um/gZ间，所以最终的膜片寿命取决于加厚的倍数。市场上常见的加厚膜片考虑到对精度的影响一般只是两倍普通膜片的厚度，所以加厚膜片的寿命也就是普通膜片的两倍。DLC涂层作为最接近金刚石硕度的材料，其耐磨性能明显远远高于陶瓷类涂层和其它侦质涂层。虽然其厚度一般只有1.0um~2.0um,但凭借其极低的磨损速率，在同样磨损的条件下，带DLC涂层的膜片寿命将近是普通膜片的10倍，完全能够满足客八的需求。DLC与其它涂层的微观结构对比分析涂层的微观组织结构决従了涂层的综介力学性能以及英它性能。通过分析涂层•的微观结构，冇助于了解不同涂层间差异的根源，以及分析不同镀膜工艺的

7、优劣。木文使用1000倍的高倍显微镜分析了DLC涂层与其它陶瓷类涂层膜片的微观表面结构，其屮包括CrN、TiAIN以及Cr2O3&TiO2。从图3屮可以看岀，DLC涂层表而致密且纯净，不存在任何的结构缺陷，同时表面粗糙度只有0.2um以下。这种致密的结构和光滑的表而特性外加金刚石特有的高硬度最终决定了DLC涂层卓越的耐辭能力。另外町以发现，由于DLC涂层极薄,能够明显看到涂层下基体材料的纹理走向。图3不同涂层的表面微观结构对于CrN和TiAIN涂层，图3中可以明显发现均布的黑色斑点，对于这些黑色斑点，一部分是由于镀膜时过滤不干净杂质引起的