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Correlation of Fabrication Methods and Enhanced Wear Performance in Nanoporous Anodic Aluminum Oxide with Incorporated Molybdenum Disulfide (MoS2) Nanomaterials

材料科学 阳极氧化 纳米孔 纳米材料 二硫化钼 制作 冶金 氧化物 合金 磨损(机械) 拉曼光谱 纳米技术 化学工程 复合材料 医学 替代医学 病理 物理 工程类 光学
作者
Kendrich O. Hatfield,Nathan Brown,Enkeleda Dervishi,Bradley Carpenter,Jordyn Janusz,Daniel E. Hooks
出处
期刊:Nanomaterials [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:14 (5): 451-451 被引量:2
标识
DOI:10.3390/nano14050451
摘要

Wear performance is integral to component longevity, minimizing industrial waste and excess energy costs in a wide variety of applications. Anodized aluminum oxide (AAO) has many beneficial properties leading to its wide use across industries as a surface treatment for many aluminum components, but the wear properties of the coating could be improved significantly. Here, we used an electrochemical method to incorporate molybdenum disulfide (MoS2), a nanomaterial used as a dry lubricant, to modify alloys of aluminum during AAO preparation. Using Raman spectroscopy and tribological scratch measurements, we thoroughly characterized the structure and wear behavior of the films. The MoS2 deposition procedure was optimal on aluminum 5052 anodized in higher acid concentrations, with friction coefficients at around 0.05 (~10× better than unmodified AAO). Changing anodization conditions to produce harder films with smaller pores led to worsened wear properties, likely because of lower MoS2 content. Studying a commercial MoS2/AAO film of a different Al alloy (7075) showed that a heat treatment step intended to fully convert all deposited MoSx species to MoS2 can adversely affect wear in some alloys. While Al 6061 and 1100 produced films with worse wear performance compared to Al 5052 or 7075, our results show evidence that acid cleaning after initial anodization likely removes residual alloying elements, affecting MoS2 incorporation. This study demonstrates a nanomaterial modified AAO film with superior wear characteristics to unmodified AAO and relates fabrication procedure, film structure, and practical performance.
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