Zheng Zifang *,Wang Ziyi,i Qiang.Research on surface modification and wear resistance of aluminum bronze for architectural decoration[J].Plating & Finishing,2024,(5):50-57.[doi:10.3969/j.issn.1001-3849.2024.05.007]
建筑装饰用铝青铜表面改性与耐磨性能研究
- Title:
- Research on surface modification and wear resistance of aluminum bronze for architectural decoration
- Keywords:
- aluminum bronze ; surface modification layer ; nitriding ; microscopic morphology
- 分类号:
- TU512
- 文献标志码:
- A
- 摘要:
-
为了提升装饰用铝青铜合金的表面耐磨性，采用非平衡磁控溅射和等离子渗氮相结合的方法，在铝青铜合金表面制备了不同成分和膜厚的改性膜层，对比分析了改性膜层的显微形貌、物相组成和耐磨性能。结果表明：装饰用铝青铜合金表面磁控溅射 Cu-Ti 膜的 Ti/Cu 原子比接近 6.7 （ M1 ）、 1.7 （ M2 ）和 0.5 （ M3 ），预置膜厚分别为 3.4 ?m 、 3.4 ?m 和 2.8 ?m 。 660 ℃/2 h 渗氮处理后， M1 、 M2 和 M3 膜层的截面厚度分别为 7.2 ?m 、 5.8 ?m 和 2.7 ?m ，磨损率分别为 0.21 m 3 ·N -1 ·m -1 、 6.27 m 3 ·N -1 ·m -1 和 9.98×10 -14 m 3 ·N -1 ·m -1 ； 660 ℃/5 h 渗氮处理后， M1 、 M2 和 M3 膜层的截面厚度未见明显变化，磨损率分别为 0.47 m 3 ·N -1 ·m -1 、 0.22 m 3 ·N -1 ·m -1 和 3.94×10 -14 m 3 ·N -1 ·m -1 。 660 ℃/2 h 和 660 ℃/5 h 渗氮处理后，膜层的磨损率较铜合金基体明显降低。 660 ℃/2 h 渗氮处理后， M1 膜层的磨损率最小（ 0.21×10 -14 m 3 ·N -1 ·m -1 ），耐磨性最好，此时的磨损机制为氧化磨损加黏着磨损。
- Abstract:
-
In order to improve the surface wear resistance of aluminum bronze alloy for decoration ， a combination of unbalanced magnetron sputtering and plasma nitriding was used to prepare modified film layers with different compositions and film thicknesses on the surface of aluminum bronze alloy. The microstructure ， phase composition and wear resistance of the modified film layers were compared and analyzed. The results showed that the Ti/Cu atomic ratio of the Cu-Ti film sputtered on the surface of aluminum bronze alloy for decoration was close to 6.7 （ M1 ）， 1.7 （ M2 ）， and 0.5 （ M3 ）， with preset film thicknesses of 3.4 ?m ， 3.4 ?m ， and 2.8 ?m ， respectively. The cross-sectional thicknesses of M1 ， M2 ， and M3 film layers after nitriding treatment at 660 ℃/2 h were 7.2 ?m ， 5.8 ?m ， and 2.7 ?m ， with wear rates of 0.21 m3·N-1·m-1， 6.27 m3·N-1·m-1 and 9.98×10-14 m3·N-1·m-1， respectively. After nitriding treatment at 660 ℃/5 h， there was no significant change in the cross-sectional thickness of M1， M2， and M3 film layers， and the wear rates were 0.47 m3·N-1·m-1， 0.22 m3·N-1·m-1 and 3.94×10-14 m3·N-1·m-1， respectively. The wear rate of the film layer after 660 ℃/2 h and 660 ℃/5 h nitriding treatment is significantly reduced compared to the copper alloy matrix. The wear rate of the M1 film layer after 660 ℃/2 h nitriding treatment is smallest with the best wear resistance， and the wear mechanism is oxidation wear and adhesive wear.
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备注/Memo
收稿日期： 2024-01-10 修回日期： 2024-02-29 作者简介： 郑子方（ 1985 —），女，硕士，讲师，研究方向：建筑材料等。 email ： summerrecall@163.com 基金项目： 河南省自然科学基金项目（ ZX21023305 ）；河南省科技攻关计划项目（ 2102210282 ） ； 2024 年民办普通高等 学校专业建设资助项目（教政法〔 2023 〕 369 号）?/html>