1。2。2 氧化物润滑剂
氧化物润滑剂是当在高温高速发生滑动时,界面发生氧化,形成薄氧化膜,形成易剪切或变形的金属和非金属氧化物(Mo、B、W、Zn等),如氧化物MoO3、WO3、ZnO、V2O3、Re2O7、B2O3等,这些氧化物熔点低,高温下形成软质氧化物,反作用摩擦磨损行为,控制磨损量。离子势高的氧化物一般比较软,阳离子对阴离子的屏蔽区域越大,越能抑制它们与其他阳离子发生化学反应,高温下易剪切、硬度低,具有低摩擦系数。相反离子势低的氧化物,阳离子间自由反应,形成强共价键和离子键,难以剪切。同理两相氧化物之间离子势的差异越大,不但高温下可生成低熔点或易剪切的复合物,而且形成的化合物的稳定性和亲和力(较弱的静电或化学吸引力)均增加,所以润滑性能越好。
1。2。3 复合固体润滑剂
采用两种或两种以上的固体润滑剂组合,性能更加稳定,较宽温度范围润滑。单一的固体润滑剂难有良好的润滑效果,本课题主要研究的是Ag-MoS2复合润滑涂层,Ag为软金属,具有较低剪切力,在摩擦行为中具有良好润滑性[10],其润滑行为与高粘度流体相似,即粘压效应。MoS2粉末状,具有良好的润滑和自修复特性,摩擦系数低,摩擦性能好,这与其晶体结构密切相关。MoS2晶体结构为鳞片状,类似石墨的结构,为六方晶系层状结构,层与层之间为S原子与S原子的范德华力相连接,层间结合力非常弱,易产生滑移而断开,因此MoS2润滑特性良好。此外MoS2具有类似三明治的结构,MoS2的分子层由两层S原子中间夹着Mo原子层构成。Mo与S原子形成共价键,结合力很强, MoS2润滑膜具有高强度,不会轻易被破坏;而只有S原子层暴露在分子层表面(即MoS2晶体表面),对金属附着力强,这些结构特点都使其润滑效果更好,润滑时间更长,从而降低摩擦系数和磨损率。高温时,接触区域Ag基-MoS2会生成钼酸银,钼酸盐在高温有氧环境下非常稳定,具有低摩擦性能(0。15~0。37)[11-12]。其次高温下的银类似流体润滑,MoS2可作为挤压添加剂,表面发生物理化学反应,形成自补偿膜,补偿产生的磨损。本课题Ag基和MoS2与基体结合受界面影响较大,结合比较难,不易结合牢固。所以考虑对摩擦副表面进行处理,就是本课题所讲的表面织构化。
1。3 固体润滑涂层制备工艺
科技的发展对材料的润滑性能要求越来越高,固体润滑涂层的发展得到广泛推展。固体润滑涂层的制备工艺主要有烧结、热喷涂、化学镀、电镀、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、激光熔覆、非平衡磁控溅射等。这些都是制备自润滑复合涂层的有效途径,但也都有缺点和不足。本课题采用电镀沉积的方法制备Ag基-MoS2复合镀层。电镀技术是利用电解原理在金属表面镀上一层金属或合金镀层。把元件浸入金属盐溶液中作为阴极,金属板作为阳极,预镀金属阳离子沉积在元件表面,形成镀层。电镀加工过程会出现一些问题:1、电镀件毛坯表面粗糙;2、电镀工艺不合理或电镀时间不够;3、电镀液性能差,整平性能差;4、镀件前期处理不足等。这些问题需要在实验过程中尽量避免和解决,才能制备出性能优良的固体润滑层。
1。4 激光表面微造型
采用激光扫描的方法在材料表面形成规律的人造表面形貌,加工出一定尺寸(直径在几十个到几百个微米的范围,深度在几个到几十个微米的范围)的凹坑,凹痕,凸包等图案的点阵。其加工原理是将聚焦后的激光束照射在试件表面,很小的焦斑范围内,激光具有较高的功率密度,在短时间内使材料发生熔化、汽化,形成小孔,小孔的形成使材料对激光的吸收增强,材料汽化膨胀将熔融的材料去除。对表面进行粗糙处理,自然界以及科学研究和实践证明,如穿山甲和蛇之所以能在沙地里自由行走穿梭,就是因为其表皮具有微观织构的特性,使其具有良好的耐磨性能。所以表面粗糙度的降低并不能使摩擦系数降低,也不能减少磨损量[13]。