抗磨涂层纳米结构原位设计研究

Resinking

中国科学院兰州化学物理研究所张俊彦研究员带领的研究小组，最近利用电沉积/热处理方法，构筑了一种金属基纳米陶瓷复合薄膜。这种薄膜不仅具有高的硬度，而且具有与工业用金属底材相匹配的弹性模量，是一种具有广泛工业应用前景的抗磨镀层。

既具有陶瓷般的高硬度，又具有金属般的韧性，与工业常用金属具有适当的热匹配性，制备方法简单廉价是抗磨涂层设计、构筑的指导思想，长期以来是相关研究领域的研究热点。基于有机化合物在高温下分解与金属进行化学反应，在金属基体中原位生成纳米陶瓷相的思路，该研究小组利用电沉积技术，得到含有一定量羧基有机物的金属铬薄膜。经过600oC高温热处理，薄膜中的羧基与铬发生反应，在铬基体中生成纳米陶瓷增强相，得到Cr-Cr2O3-Cr7C3复合薄膜。硬度(H)达到21GPa，弹性模量(E)为248GPa，H/E为0.0847。摩擦磨损测试结果表明，该薄膜与工业用钢材具有良好的结合力，并具有优异的抗磨性能，尤其是具有突出的高温抗磨性能。这种在金属基体中原位生成高硬度陶瓷复合相的方法既克服了纳米陶瓷增强相的分散问题，又降低了材料制作成本，是一种可以广泛推广的抗磨涂层设计方法。该项研究工作得到了中国科学院“百人计划”项目和国家自然科学基金的资金支持。该研究成果最近发表在《材料学报》（Acta Materiali）（57(2009)5342-5348）。前期工作发表于Electrochemistry Communications11(2009)331-334、Tribology Letters 30(2008) 107-111等。（来源：中国科学院兰州化学物理研究所）