我国科学家(前美国硬盘公司海归)研制出超级耐磨涂层, ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/05/01 21:42:03


宁波材料所开发出系列超级耐磨涂层
文章来源:宁波材料技术与工程研究所发布时间:2014-04-30【字号: 小 中 大】
 摩擦与磨损是自然界广泛存在的物理现象,与人类生活和生产的许多方面密切相联。通过施加表面涂层,可以调节和控制工件在运动接触中的摩擦与磨损行为,有效提高其寿命,拓宽其使役范围。这类耐磨涂层在交通运输、能源利用、环境保护、精密机械、先进制造、医疗仪器、信息存贮等诸多领域已被广泛使用。
磨损率是评价涂层耐磨能力及工程化潜力最关键的指标。表面涂层一旦被磨耗完毕,则无法为相对运动中的工件继续提供有效保护。因此,从应用的角度考虑,无论在何种使役条件下涂层的磨损率都必须足够低。对于PVD(物理气相沉积)方法制备的耐磨涂层,其典型磨损率在10-15m3/N m量级或更高。为降低磨损率,国内外研究者多采用引入更复杂涂层结构(如纳米叠层)、表面处理(ABS技术)或复杂的电源(如HIMPIMS电源)的思路,但效果不明显。
 最近,中国科学院宁波材料技术与工程研究所中科院海洋重点实验室黄峰课题组,精心选择化学组分并优化制备工艺,成功开发了一系列超级耐磨涂层,其耐磨能力明显优于国际上同类产品的最高水平。他们制备的氮化铬(CrN)、氮化钒(VN)、钒硅氮(V-Si-N)等多种涂层产品,其磨损率低至10-17m3/N m量级或更低,大致是国际上较优水平的100倍左右。相关学术论文近期发表在Surface & Coatings Technology(2014, Vol. 248, pp.81-90)和Wear(2014, Vol. 315, pp.17-24)上。相关成果已获得国家发明专利授权2项(201210007178.X,201210293633),另有若干项发明专利在申请中。
 除了超高的耐磨能力外,他们制备的这类涂层产品可以在多种基底上制备,附着力优异(划痕测试80N以上),硬度可以在25~50 GPa的范围内调节,空气中干摩擦系数0.4以下。
 PVD技术制备的过渡金属的氮化物耐磨涂层,在表面防护中用途最为广泛。对于目前绝大多数的氮化物涂层应用场合,将传统的涂层升级为这类新开发的超级耐磨涂层,有望大幅度提高耐磨水平,进而提高产品寿命。
http://www.cas.cn/ky/kyjz/201404/t20140429_4103418.shtml



黄 峰,博士,研究员,博士生导师。招生方向:表面工程与再制造技术。
2003年在美国阿拉巴马大学获博士学位,2003-2005年在阿拉巴马大学从事博士后研究,2005-2009年在美国加州硅谷数家与硬盘相关的全球型公司从事薄膜工艺与装备的研发工作。曾主持开发了多项薄膜制备的工艺以及新一代类金钢石镀层制备装备与工艺,并用于相关的磁盘和磁头生产。2009年9月加盟我所,之前在美国西部数字(Western Digital)硬盘公司磁头制造部担任资深主任工程师。已在J. Appl. Phys., J. Mater. Res., Surf. Coat. Technol., J. Vac. Sci. Technol. A等学报上发表论文20余篇。
近期研究方向:气相沉积薄膜技术,重点是薄膜表面、界面的设计与构筑。即如何针对某一特定的用途,通过在纳米尺度上设计有利的薄膜结构(尤其是表面与界面),并开发相应的气相沉积技术(装备结合工艺)来构筑该有利结构,以提高薄膜系统和器件的性能。应用领域既包括传统的表面工程领域,也包括在工研院框架内其它的薄膜技术领域,如太阳能电池以及纳米器件等。
http://www.nimte.ac.cn/yjsjy/lxsgz/201203/t20120330_3546863.html

宁波材料所开发出系列超级耐磨涂层
文章来源:宁波材料技术与工程研究所发布时间:2014-04-30【字号: 小 中 大】
 摩擦与磨损是自然界广泛存在的物理现象,与人类生活和生产的许多方面密切相联。通过施加表面涂层,可以调节和控制工件在运动接触中的摩擦与磨损行为,有效提高其寿命,拓宽其使役范围。这类耐磨涂层在交通运输、能源利用、环境保护、精密机械、先进制造、医疗仪器、信息存贮等诸多领域已被广泛使用。
磨损率是评价涂层耐磨能力及工程化潜力最关键的指标。表面涂层一旦被磨耗完毕,则无法为相对运动中的工件继续提供有效保护。因此,从应用的角度考虑,无论在何种使役条件下涂层的磨损率都必须足够低。对于PVD(物理气相沉积)方法制备的耐磨涂层,其典型磨损率在10-15m3/N m量级或更高。为降低磨损率,国内外研究者多采用引入更复杂涂层结构(如纳米叠层)、表面处理(ABS技术)或复杂的电源(如HIMPIMS电源)的思路,但效果不明显。
 最近,中国科学院宁波材料技术与工程研究所中科院海洋重点实验室黄峰课题组,精心选择化学组分并优化制备工艺,成功开发了一系列超级耐磨涂层,其耐磨能力明显优于国际上同类产品的最高水平。他们制备的氮化铬(CrN)、氮化钒(VN)、钒硅氮(V-Si-N)等多种涂层产品,其磨损率低至10-17m3/N m量级或更低,大致是国际上较优水平的100倍左右。相关学术论文近期发表在Surface & Coatings Technology(2014, Vol. 248, pp.81-90)和Wear(2014, Vol. 315, pp.17-24)上。相关成果已获得国家发明专利授权2项(201210007178.X,201210293633),另有若干项发明专利在申请中。
 除了超高的耐磨能力外,他们制备的这类涂层产品可以在多种基底上制备,附着力优异(划痕测试80N以上),硬度可以在25~50 GPa的范围内调节,空气中干摩擦系数0.4以下。
 PVD技术制备的过渡金属的氮化物耐磨涂层,在表面防护中用途最为广泛。对于目前绝大多数的氮化物涂层应用场合,将传统的涂层升级为这类新开发的超级耐磨涂层,有望大幅度提高耐磨水平,进而提高产品寿命。
http://www.cas.cn/ky/kyjz/201404/t20140429_4103418.shtml



黄 峰,博士,研究员,博士生导师。招生方向:表面工程与再制造技术。
2003年在美国阿拉巴马大学获博士学位,2003-2005年在阿拉巴马大学从事博士后研究,2005-2009年在美国加州硅谷数家与硬盘相关的全球型公司从事薄膜工艺与装备的研发工作。曾主持开发了多项薄膜制备的工艺以及新一代类金钢石镀层制备装备与工艺,并用于相关的磁盘和磁头生产。2009年9月加盟我所,之前在美国西部数字(Western Digital)硬盘公司磁头制造部担任资深主任工程师。已在J. Appl. Phys., J. Mater. Res., Surf. Coat. Technol., J. Vac. Sci. Technol. A等学报上发表论文20余篇。
近期研究方向:气相沉积薄膜技术,重点是薄膜表面、界面的设计与构筑。即如何针对某一特定的用途,通过在纳米尺度上设计有利的薄膜结构(尤其是表面与界面),并开发相应的气相沉积技术(装备结合工艺)来构筑该有利结构,以提高薄膜系统和器件的性能。应用领域既包括传统的表面工程领域,也包括在工研院框架内其它的薄膜技术领域,如太阳能电池以及纳米器件等。
http://www.nimte.ac.cn/yjsjy/lxsgz/201203/t20120330_3546863.html
也好,便宜的话用在水柜上,免得一个旅走了240KM趴窝三分之一。
201210007178.X
本发明制备方法制备的V-S1-N纳米复合硬质涂层,兼具有高硬度和低摩擦系数的性能,可作为工业化生产中航空航天、汽车、医疗器件等高端领域广泛应用的钛合金、镍合金等合金的切削刀具的硬质涂层以及其他耐磨涂层,特别适合作为刀具涂层,沉积有该涂层的刀具加工效率高、加工质量好,具有很大的应用价值。
201210293633
本发明所提供的纤维结构的VN刀具涂层,兼具有高硬度和低摩擦系数的性能,可作为工业化生产中航空航天、汽车、医疗器件等高端领域广泛应用的钛合金、镍合金等合金的切削刀具的刀具涂层以及其他耐磨涂层,特别适合作为刀具涂层,沉积有该涂层的刀具加工效率高、加工质量好,具有很大的应用价值。
耐磨涂层
摩擦是我们经常遇到的现象。假如没有摩擦,手中的东西会滑掉,人会寸步难行,缝好的衣服会一片片掉下来,开动的车辆停不下来;你也看不到乒乓球比赛中精彩的弧圈球,因为这也是乒乓球运动员巧妙运用摩擦的结果。但可别忘了,摩擦有功也有过。据估计,世界上有1/3到1/2的能源被摩擦消耗掉。摩擦会带来材料的磨损,这不仅损耗大量材料,而且损坏机器和工程结构,降低工作效率。寻找和研制耐磨材料一直是材料技术专家的一项重要任务。
从耐磨本领来说,无机非金属材料比金属材料不知要高多少倍,但是无机非金属材料一般具有较大脆性,这就影响它作为结构的耐磨材料使用。
能否想个办法,既利用金属材料的韧性和强度,又充分发挥无机非金属材料的耐磨性,让它们取长补短,发挥各自的优点。有人想出了办法,就是在金属材料表面覆盖一层由无机非金属材料制成的耐磨涂层。这真是一个好主意。
耐磨涂层的种类很多,使用的材料也各不相同。氧化物中有氧化铬、氧化铝、氧化钛等;碳化物中有碳化铬、碳化钨、碳化钛以及它们和金属的复合物,如含钴量为7%~15%的钴包碳化钨,含铬、镍量为15%~25%的碳化铬等;氮化物中有氮化钛、氮化硅等。它们的抗磨损能力按从强到弱的顺序通常为:氧化铬、碳化钨、氧化铝-氧化钛、氧化铝……
耐磨涂层通常用喷涂的方法制成,即用极高的温度把耐磨涂层的材料熔融,并喷射到金属零件要求耐磨的表面。这些耐磨涂层具有硬度高、耐磨性好、与金属材料结合强度高、耐酸、耐碱、抗腐蚀性强等特点。
耐磨涂层在工业中已经获得了广泛应用。氧化铬涂层主要用于石油化工中泵柱、磨环、轴套的表面防蚀与抗磨损;氧化铝一氧化钛涂层主要用于化学纤维工业中的罗拉、导丝钩等;碳化物涂层主要用于抗气蚀磨损和抗冲击磨损,如航空发动机上许多零件的易磨损部位大量使用了碳化钨或碳化铬涂层;氮化钛涂层主要用于机械工业中的刀具、模具表面,如在硬质合金刀具表面涂覆一层厚度为8~12微米的氮化钛涂层,可提高刀具的耐磨性,使刀具使用寿命延长2~5倍。
哦,低摩擦系数,还以为是高摩擦的...
哈哈!咱们的飞机、舰船发动机的轴承寿命问题可以解决了。
机床刀具,轴承这些东西可以应用到吧?
我看到某楼,在畅谈耍赖,被CDER一一破解  又来这里了继续了。。
不知道耐温怎么样,成本怎么样