[发明专利]一种磨粒润滑条件下CrTiAlN薄膜摩擦磨损性能测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测试方法，尤其涉及一种简单、准确的磨粒润滑条件下CrTiAlN薄膜摩擦磨损性能测试方法。

背景技术

模具钢表面镀CrTiAlN薄膜等硬质涂层具有很高的硬度和耐磨性，以及优良的抗高温氧化性和耐腐蚀性能，同时结合强度高，能够显著的提高模具的使用寿命。涂层的耐磨性评价是工业应用中遇到的主要问题，目前常用的方法有干摩擦磨损实验法，润滑摩擦磨损实验法，磨粒摩擦磨损实验方法，各自具备各自的特点。但由于实际的工件服役条件的复杂性，单一的测试方法有一定的局限性，无法准确的测定所需的数据，给选择简单、准确且直观得到摩擦磨损性能造成了一定的困难。

发明内容

本发明的有益效果为了解决现有测试CrTiAlN薄膜摩擦磨损性能方法复杂、步骤较多的缺陷而提供一种简单、准确的磨粒润滑条件下CrTiAlN薄膜摩擦磨损性能测试方法。

为了实现上述目地，本发明采用以下技术方案：

一种磨粒润滑条件下CrTiAlN薄膜摩擦磨损性能测试方法，所述测试方法包括利用非平衡磁控溅射在模具钢表面镀CrTiAlN薄膜作为待测试样，再制备磨粒润滑介质，然后对待测试样进行摩擦磨损试验。

作为优选，所述磨粒润滑介质制备过程如下：将润滑油与去离子水按照体积比为1:8-12混合，形成润滑液；向上述润滑液中加入混合磨粒，搅拌混合均匀得到磨粒润滑介质。

作为优选，所述混合磨粒为二氧化硅与氧化铝、二氧化硅与石墨烯、二氧化硅与碳化硅、氧化铝与石墨烯中的一种。

作为优选，加入的磨粒的粒径为3-50μm。

作为优选，磨粒润滑介质中加入的二氧化硅与氧化铝的质量与润滑液的质量比为1:1-1.25。

作为优选，进行摩擦磨损实验，实验参数设置为：转速300转/分钟，时间20分钟，载荷分别为：5N，10N，15N。

作为优选，混合磨粒中两种成分的质量比为1:1-1.5。

本发明的有益效果是1）本发明测试材料简单易取，操作方便；2）添加磨粒有利于模拟实际服役条件下产生的磨屑，实验数据更具参考性。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。

下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例1

原料：20#机油5ml，去离子水45ml，粒径3μm的二氧化硅SiO₂磨粒与氧化铝磨粒各25g，Cr12MoV表面镀CrTIAlN薄膜试样。

先将20#机油与去离子水混合震荡均匀，再向其中加入二氧化硅SiO₂与氧化铝的混合磨粒，机械搅拌均匀，制得磨粒润滑介质。将试样固定在球盘式摩擦磨损试验机，设置实验载荷10N，转速300转/分钟，试验时间20分钟，加入磨粒润滑液至没过整个试样，开始测试。

测试结果为：测得平均摩擦系数为0.24；测试后试样表面呈现磨粒磨损形貌，具有孔隙、裂纹等缺陷；式样过程中，摩擦曲线较为平稳，摩擦系数值稳定。

实施例2

原料：20#机油 5ml，去离子水45ml，粒径10μm的二氧化硅SiO₂磨粒与石墨烯各25g，Cr12MoV表面镀CrTIAlN薄膜试样。

先将20#机油与去离子水混合震荡均匀，再向其中加入二氧化硅SiO₂与石墨烯的混合磨粒，机械搅拌均匀，制得磨粒润滑介质。将试样固定在球盘式摩擦磨损试验机，设置实验载荷5N，转速300转/分钟，试验时间20分钟，加入磨粒润滑液至没过整个试样，开始测试。

测试结果：测得平均摩擦系数为0.35；测试后试样表面呈现磨粒磨损形貌，孔隙较大；实验过程中，摩擦曲线出现较小幅度的波动。

实施例3

原料：20#机油 5ml，去离子水45ml，粒径50μm的二氧化硅SiO₂磨粒与碳化硅各25g，Cr12MoV表面镀CrTIAlN薄膜试样。

先将20#机油与去离子水混合震荡均匀，再向其中加入二氧化硅SiO₂与碳化硅的混合磨粒，机械搅拌均匀，制得磨粒润滑介质。将试样固定在球盘式摩擦磨损试验机，设置实验载荷5N，10N，15N，转速300转/分钟，试验时间至涂层破坏为止（以摩擦系数出现剧烈变化为准），加入磨粒润滑液至没过整个试样，开始测试。

测试结果如下：测得平均摩擦系数分别为0.35，0.36,0.48，摩擦系数随载荷的增大而增大；涂层完全磨穿的时间随着载荷的增大而减小。