纯铜表面等离子渗钽层的摩擦磨损性能和耐腐蚀性能

目的提高纯铜表面等离子钽层的耐磨性和耐蚀性。方法采用双辉等离子表面合金化技术在纯铜表面制备钽层。利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了钽层的微观形貌、元素分布和相结构。采用纳米压入法和表面测量法测定了钽层与基体的硬度和结合强度。通过摩擦磨损和电化学测试，评价了钽层的耐磨性和耐腐蚀性。结果采用双辉光等离子体表面合金化技术，可在纯铜表面制备出致密均匀、内部无气孔的钽渗层，与基体结合良好。薄膜厚度约为12M，与衬底之间有一层3M厚的互扩散过渡层。渗层物相主要为-Ta，与基体的结合力为25.8 n。经Ta渗透处理后，样品表面的纳米硬度从1.5 GPa增加到7.0 GPa。与纯铜基体相比，钽层的摩擦系数从1.15降低到0.82，比磨损率从基体的46.9710-5mm~3/（n·m）降低到钽层的22.9110-5mm~3/（n·m）。耐磨性得到提高。纯铜基体主要表现为粘着磨损，而钽层表现为轻微的磨粒磨损。渗钽样品在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀和极化电阻显著提高，自腐蚀电流密度降低，耐蚀性优异。钽层在基体起到了很好的防腐作用。结论采用双辉光等离子体表面合金化技术可在纯铜表面制备致密均匀的钽层，有效提高纯铜的耐磨性和耐蚀性。