钛合金表面织构陶瓷固体润滑复合涂层的制备与摩擦学性能(3)
等离子电解氧化工艺，微等离子弧虽然存活时间很短，但温度可达到数千度，所形成的金属氧化物层与基体之间呈现冶金熔合的状态，它们的结合强度很高；氧化物在经历了熔融、冷却及高温相变之后，以晶体的形式存在，因此陶瓷层结构致密，韧性好，耐磨性好，耐腐蚀，耐高温冲击，具有电绝缘性能。
通过改变陶瓷层的工艺条件，可在一定程度上调整陶瓷层的微观结构、特征，从而实现对陶瓷层性能的控制；一般以碱性溶液作为处理液，可不添加重金属盐，处理过程中不产生有毒有害的气体，是一种绿色环保的表面处理技术。
哈尔滨工业大学的王亚明博士为了在Ti6A14V合金表面获得良好效果的减摩涂层,在Si-P-(Al或Mo)、P-F-Al及Al-C三种电解液体系中分别进行了钛合金的微弧氧化试验,并优选出最佳的工艺参数[4]。在试样经过实验处理之后，他采用了SEM、TEM等一系列的分析方法对试样表面涂层的微观组织与结构进行了分析,他还在实验当中对涂层的形成机制进行了研究,并分别在滑动与微动条件下测试了涂层的摩擦学性能。
在他的论文表述中，电解液的组成决定了涂层的组织结构,而不同涂层硬度之间的差别主要取决于涂层相的组成，并且他根据实验初步总结了等离子电解氧化过程中的化学反应和组织结构形成机制。高能放电微区会在微弧放电时形成(是一条放电通道，并且贯穿涂层),导致基底/涂层/电解液界面及涂层内部发生化学反应，包括：Ti基底的氧化与溶解；有氧气会在涂层/电解液界面处产生、涂层发生溶解并且溅射Ti发生氧化、不溶凝胶层会在涂层表面发生沉积反应；在涂层内反复发生的冶金反应。在邻近的膜基界面的内层会发生磷元素富集的现象，这表明：微弧放电时形成贯穿于涂层的放电通道，PO43-离子以放电通道“短路径”向膜基界面迁移，在金属/涂层邻近区域生成新涂层产物。熔融产物在通道内由于冷的电解液及基底的瞬间冷却、凝固，沉积于内壁上。因为冷却时会有温度梯度产生，所以通道的边缘形成了柱状晶。
在滑动干摩擦时,未抛光的各种涂层与GCr15钢球对磨时摩擦系数高(0.7左右)，抛光后摩擦系数显著降低(约0.2)。摩擦后期对偶钢球发生的氧化磨损导致摩擦系数逐渐增大。而在微动干摩擦时，Si-P-Mo涂层与Ti6A14V合金的摩擦系数同处在0.8-1.0，没有显示微弧氧化处理的优越性，但可以有效地避免微裂纹和严重粘连情况的发生。
1.4 激光表面织构化
激光表面织构化技术(Laser Surface Texturing)是指用激光扫描的方法在材料表面形成一个有规律的人造表面形貌，而该表面形貌有利于摩擦表面在相对运动时的润滑效用[5,6]。激光表面织构化的最新,发展为摩擦学表面形貌的改善开辟了新途径[7-9]。激光处理由于其多功能性和快速适应性在众多表面改性手段中具有显著优势。脉冲激光技术在材料表面形成规则排列的微结构（表面织构），如沟槽、微孔等，通过控制激光束参数，可以精确控制表面微孔的大小、深度和面积密度。微孔可以起到储存固体润滑剂粉末的作用，并且可以捕捉磨损碎片和滑动接触表面的“三体”粒子从而改善润滑。激光表面织构化可以改善接触表面的流体动压润滑，并且可以形成较深的具有可优化几何形状和表面密度的固体润滑剂的存储池。硬质摩擦学涂层表面微造型以产生填充固体润滑剂的微孔，这一技术手段最近得到开发并用作有效的摩擦学涂层设计[10]。
Moskovitch等[11]使用脉冲激光处理在不锈钢基体上产生微孔（使用单一脉冲和103～104Hz激光以重复速率加工凹槽），他们发现涂覆MoS2粉末将膜的使用寿命提高了三倍。