聚醚醚酮与不同硬质涂层配副的摩擦学行为对比

作     者：周小卉 孙丽丽 蒋先春 崔丽 汪爱英 崔平 柯培玲 ZHOU Xiao-hui;SUN Li-li;JIANG Xian-chun;CUI Li;WANG Ai-ying;CUI Ping;KE Pei-ling

作者机构：中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江宁波315201 中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江省海洋材料与防护技术重点实验室浙江宁波315201 上海科技大学物质科学与技术学院上海201210 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2023年第52卷第6期

页      面：246-255,360页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：中国科学院A类战略性先导科技专项(XDA22010303) 中科院创新团队(292020000008) 浙江省自然科学基金(LQ20E020004) 宁波市科技创新2025重大专项(2022Z054)。 

主　　题：硬质涂层 非晶碳 石墨相 聚醚醚酮 摩擦 结晶度 

摘      要：目的对比聚醚醚酮(PEEK)与不锈钢、CrN涂层、Cr/GLC多层涂层3种配副的大气环境摩擦学行为。方法采用多靶磁控溅射镀膜技术在17-4PH不锈钢基底表面制备CrN涂层和Cr/GLC多层涂层。采用摩擦磨损试验机和三维轮廓仪对配副摩擦因数和磨损率进行测试,采用扫描电镜、拉曼光谱仪和显微红外光谱仪等方法,表征不同配副摩擦前后的表面物理化学状态,剖析涂层与PEEK配副的磨损机理。结果CrN涂层和Cr/GLC多层涂层均显著提高了不锈钢基底的摩擦性能,相较于PEEK与17-4PH不锈钢配副,CrN涂层和Cr/GLC多层涂层的摩擦因数都显著降低。此外,涂层的磨损率分别降低了93.1%、97.4%;对应PEEK配副的磨损体积也分别降低了35.1%和65.8%。在3种配副条件下,PEEK摩擦后均发生了芳香环的开放、取代、交联,以及不同程度的结晶度损失,结晶度的顺序为未磨PEEKPEEK-Cr/GLCPEEK-CrNPEEK-17-4。结论CrN涂层的硬度、粗糙度较高,且缺少润滑,黏着磨损更显著,PEEK材料发生了大量转移,转移材料在减轻PEEK磨损的同时也阻止了结晶度的降低。PEEK与Cr/GLC多层涂层配副表现出最佳的耐磨损性能,主要归因于摩擦时PEEK结晶度的维持及GLC中富石墨相赋予涂层的低剪切润滑作用。