Study on the substrate surface micro-texturing/carburizing regulating the film-substrate adhesion and wear behavior of DLC coatings

Zhang, Kedong; Zhang, Chuang; Li, Haishan; Dong, Bangzhu; Guo, Xuhong; Liu, Yayun

doi:10.1016/j.diamond.2022.109535

Cited by 10 publications

(4 citation statements)

References 30 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The texture structure also affected the interfacial state between the coating and the substrate, which in turn affected the ability of the coating to adhere to the substrate and the friction and wear performance of the lubricating coating on the textured surface. Compared to the substrate surface, ultrasonic rolling textured surfaces increased the contact area at the coating-substrate interface, thereby enhancing the friction and wear properties of the coating [52]. It provided benefits to adhesion performance in two main ways: On the one hand, the slurry droplets during the coating deposition process were mainly combined with the substrate surface by adsorption.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

The tribological properties of PPS-PTFE/SiO₂ coating deposited on the textured surfaces processed by ultrasonic rolling

Wu,

Deng,

Zhang

et al. 2024

Surf. Topogr.: Metrol. Prop.

View full text Add to dashboard Cite

In this paper, ultrasonic rolling textures were fabricated on 42CrMo steel substrates, and the polyphenylene sulfide-polytetrafluoroethylene/silicon dioxide (PPS-PTFE/SiO2) lubricating coatings were deposited on the textured surfaces to improve the tribological properties of the coating-substrate system. The influences of textures with different shapes (spiral, linear, wavy textures) and step distances (100, 150, 200, 250 μm) on the surface morphologies and strengthening effects of the substrates were investigated. The results showed the wavy texture with a step distance of 200 µm had the best strengthening effect, which increased the surface hardness and residual compressive stress by 126.1% and 5.1 times compared to the substrate, respectively. The influences of different textures on the friction and wear properties of lubricating coatings were studied by dry reciprocating friction testings. The results showed that the coating on the spiral textured surface with a step distance of 250 µm had the best tribological properties, and the average friction coefficient and wear rate were reduced by 45.5% and 49.5% compared to the coating on the substrate. The influence of ultrasonic rolling texture on the tribological properties of the lubricating coating was a combined result of the strengthening effect and texture structure. The strengthening effect provided a steady gain, while the texture structure provided either a gain or a deterioration.

show abstract

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

The tribological properties of PPS-PTFE/SiO₂ coating deposited on the textured surfaces processed by ultrasonic rolling

Wu,

Deng,

Zhang

et al. 2024

Surf. Topogr.: Metrol. Prop.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The strength of this bond can also be increased by the implantation of carbon ions. The synergistic combination of texturing and carburizing can effectively improve the tribological performance of the coatings and also increase the wettability of the material [45,49]. Dong B. et al [45] studied the effects of texturing, carburizing, and their combination on enhancing the bonding strength of the DLC film on a Ti6Al4V alloy substrate.…”

Section: Surface Preparationmentioning

confidence: 99%

Preparation and Characterization of Diamond-like Carbon Coatings for Biomedical Applications—A Review

2023

View full text Add to dashboard Cite

Diamond-like carbon (DLC) films are generally used in biomedical applications, mainly because of their tribological and chemical properties that prevent the release of substrate ions, extend the life cycle of the material, and promote cell growth. The unique properties of the coating depend on the ratio of the sp3/sp2 phases, where the sp2 phase provides coatings with a low coefficient of friction and good electrical conductivity, while the share of the sp3 phase determines the chemical inertness, high hardness, and resistance to tribological wear. DLC coatings are characterized by high hardness, low coefficient of friction, high corrosion resistance, and biocompatibility. These properties make them attractive as potential wear-resistant coatings in many compelling applications, including optical, mechanical, microelectronic, and biomedical applications. Another great advantage of DLC coatings is that they can be deposited at low temperatures on a variety of substrates and can thus be used to coat heat-sensitive materials, such as polymers. Coating deposition techniques are constantly being improved; techniques based on vacuum environment reactions are mainly used, such as physical vapor deposition (PVD) and chemical vapor deposition (CVD). This review summarizes the current knowledge and research regarding diamond-like carbon coatings.

show abstract

“…Дослідження взаємодії на межі покриття -підкладка є важливим завданням у покращенні технології нанесення покриттів. Це завдання не може бути вирішено без комплексного підходу, який повинен включати встановлення механізму адгезії та виявлення природи контактної взаємодії між атомами покриття з атомами підкладки [1][2][3][4][5][6][7][8]. Адгезія на межі поділу «кераміка-метал» визначає термін служби та механічні властивості металокерамічних композитів.…”

Section: вступunclassified

“…Алмазоподібні вуглецеві плівки, які наносять на металеві деталі, мають проблему недостатньої адгезії із-за невідповідності температурного розширення, високого рівня залишкових стискуючих напруг, наявності забруднюючих речовин на межі поділу вказаних матеріалів. Ці проблеми можуть бути вирішеними шляхом попередньої обробки підкладки бомбардуванням швидких іонів [2] або лазерним текстуруванням [3]. Встановлено [4], що адгезійні властивості феніленізофталамідних покриттів, що наносяться на вуглецеві сталі, залежать від їх феритної складової.…”

Section: вступunclassified

Адгезійна Міцність Електроосаджених Металевих Плівок З Металевими Підкладками

Штапенко,

Воронков,

Заблудовський

et al. 2023

J. of Chem. and Tech.

View full text Add to dashboard Cite

У роботі розглянуто адгезійну міцність електроосаджених покриттів нікелю, заліза, міді та цинку на мідній та сталевій підкладках. Для визначення теоретичних значень адгезійної міцності запропоновано теоретичний підхід до визначення адгезійної міцності на межі метал-метал. Авторами на основі аналізу механізму адгезії і природи контактної взаємодії отримано аналітичний вираз для розрахунку значень адгезійної міцності для певних пар металів, проте знаходження точного значення ряду величин, що входять у цей вираз, наприклад, питомої енергії зв'язку та модуля пружності, становить великі труднощі. Розрахунок енергії взаємодії атомів покриття та підкладки проводили за методом теорії функціоналу густини. У результаті було отримано теоретичні значення адгезійної міцності електроосаджених покриттів нікелю, заліза, міді та цинку на мідній та сталевій підкладках, які добре узгоджуються з експериментальними значеннями адгезійної міцності. Однак, існуючі розбіжності між теоретичними та експериментальними даними викликані певними труднощами знаходження питомої енергії зв'язку та модуля пружності, які пов'язані зі складністю моделювання реальної структури як плівки, так і підкладки. Пошуки вирішення цих питань стануть предметом подальших досліджень.

show abstract

Study on the substrate surface micro-texturing/carburizing regulating the film-substrate adhesion and wear behavior of DLC coatings

Cited by 10 publications

References 30 publications

The tribological properties of PPS-PTFE/SiO₂ coating deposited on the textured surfaces processed by ultrasonic rolling

The tribological properties of PPS-PTFE/SiO₂ coating deposited on the textured surfaces processed by ultrasonic rolling

Preparation and Characterization of Diamond-like Carbon Coatings for Biomedical Applications—A Review

Адгезійна Міцність Електроосаджених Металевих Плівок З Металевими Підкладками

Contact Info

Product

Resources

About

Study on the substrate surface micro-texturing/carburizing regulating the film-substrate adhesion and wear behavior of DLC coatings

Cited by 10 publications

References 30 publications

The tribological properties of PPS-PTFE/SiO2 coating deposited on the textured surfaces processed by ultrasonic rolling

The tribological properties of PPS-PTFE/SiO2 coating deposited on the textured surfaces processed by ultrasonic rolling

Preparation and Characterization of Diamond-like Carbon Coatings for Biomedical Applications—A Review

Адгезійна Міцність Електроосаджених Металевих Плівок З Металевими Підкладками

Contact Info

Product

Resources

About

The tribological properties of PPS-PTFE/SiO₂ coating deposited on the textured surfaces processed by ultrasonic rolling

The tribological properties of PPS-PTFE/SiO₂ coating deposited on the textured surfaces processed by ultrasonic rolling