自潤(rùn)滑Ni-P化學(xué)復(fù)合鍍層的制備及其摩擦磨損行為研究.pdf

1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文自潤(rùn)滑NiP化學(xué)復(fù)合鍍層的制備及其摩擦磨損行為研究姓名：仵亞婷申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：材料學(xué)指導(dǎo)教師：胡文彬20051001摘要PTFE的復(fù)合量顯著增加而鍍液鍍速有所下降；保持其他參數(shù)不變，當(dāng)pH值為49或溫度為90℃時(shí)均使PTFE的復(fù)合量出現(xiàn)最大值。對(duì)于Ni—P—PTFE—SiC鍍層而言，雙相粒子需采用不同的表面活性劑可實(shí)現(xiàn)兩種顆粒的均勻復(fù)合，試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)加入10m1／LPTFE和99幾SiC，且分別用復(fù)合

2、表面活性劑(029／LFC一4019幾Fc—10)和019幾十六烷基三甲基溴化銨(HTAB)進(jìn)行處理，并在適度攪拌下可獲得兩種粒子分布均勻且含量較多的復(fù)合鍍層。將99／L石墨和99／LSiC顆?；旌虾笥?259／LHTAB進(jìn)行處理，可獲得石墨和SiC顆粒均勻且兩者含量較多的Ni—P—Gr—SiC復(fù)合鍍層。在鍍層制備的基礎(chǔ)上，對(duì)復(fù)合鍍層的組織結(jié)構(gòu)及基本性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，Ni—PPTFE復(fù)合鍍層的硬度隨著粒子含量升高而降低。石墨也使

3、鍍層硬度有所下降，而SiC使鍍層硬度明顯升高；各復(fù)合鍍層隨著熱處理溫度的升高，其硬度隨之增加，在400℃條件下熱處理lhr，復(fù)合鍍層硬度最高；Ni—P—PTFE—SiC和_Ni—P—Gr—SiC雙相粒子復(fù)合鍍層的硬度介于各單相復(fù)合鍍層之間；‘NiP—PTFE化學(xué)復(fù)合鍍層耐蝕性相對(duì)于Ni—P鍍層有所下降，且粒子含量增多，耐蝕性越差；粒子的加入也改變了鍍層的表面潤(rùn)濕性，PTFE和石墨均使鍍層的表面能明顯降低，而SiC則相反，N卜P—PTFE

4、～SiC和Ni—P—Gr—SiC雙相粒子復(fù)合鍍層的表面能介于各單一復(fù)合鍍層之間；粒子的加入基本沒(méi)有改變復(fù)合鍍層的晶化溫度；對(duì)Ni—P—Gr—SiC復(fù)合鍍層進(jìn)行一定熱處理后其最終產(chǎn)物為晶體Ni、化合物Ni。P、化合物Ni。Si、游離C和石墨。采用屏顯式端面磨損試驗(yàn)機(jī)研究了不同復(fù)合鍍層的干摩擦磨損性能。結(jié)果表明，PTFE的存在使Ni—P—PTFE和Ni—P—PTFE—SiC復(fù)合鍍層的摩擦系數(shù)明顯降低，也使鍍層磨損過(guò)程中的溫升變慢。兩種復(fù)合鍍

5、層分別與GCrl5對(duì)磨時(shí)，隨載荷和滑動(dòng)速度升高，復(fù)合鍍層的磨損率變大，摩擦系數(shù)略有下降。而Ni—P一106wt％PTFE復(fù)合鍍層在30～70N范圍內(nèi)具有良好的耐磨減摩性能。相對(duì)于Ni—P一106wt％PTFE復(fù)合鍍層，Ni—P—PTFE—SiC復(fù)合鍍層承載范圍變寬，潤(rùn)滑膜也具有更好的完整性，120N時(shí)仍具有較低的磨損率。摩擦表面潤(rùn)滑膜的存在是摩擦系數(shù)降低的主要原因，潤(rùn)滑膜的形成遵循顆粒聚集或塑性變形、壓制鋪展到潤(rùn)滑膜連接平整化過(guò)程。不同

6、載荷下，鍍層表面潤(rùn)滑膜厚度和亞表層區(qū)域形貌有所不同。載荷越高，亞表層變形和破壞越嚴(yán)重，甚至更高載荷下出現(xiàn)鍍層與基體的剝離；PTFE和SiC在Ni—P—PTFE—SiC復(fù)合鍍層的磨損過(guò)程中發(fā)揮了協(xié)同作用，SiC顆粒的存在提高了鍍層的塑性變形抗力，彌補(bǔ)了因PTFE帶來(lái)的機(jī)械性能損失，表面潤(rùn)滑膜的存在和亞表層高的變形抗力使該雙相粒子復(fù)合鍍層在更寬的載荷范圍內(nèi)具有良好的耐磨減摩性能。Ni—P—PTFE和Ni—P—PTFE—SiC復(fù)合鍍層起始磨損