環(huán)境壓強對電刷鍍In/Ni固體潤滑涂層摩擦學(xué)性能的影響

　　為了探索軟金屬銦在真空環(huán)境中的潤滑性能, 用電刷鍍技術(shù)在45#鋼表面制備了In/Ni復合固體潤滑涂層, 并對比研究了該復合鍍層在大氣環(huán)境、低真空環(huán)境和高真空環(huán)境下的摩擦學(xué)性能和磨損機制。結果表明, In/Ni鍍層具有良好的減摩和抗磨性能, 隨著(zhù)環(huán)境壓強的降低, In/Ni鍍層的摩擦學(xué)性能明顯提高, 鍍層的磨損機制主要為粘著(zhù)磨損和疲勞磨損。分析認為, 不同環(huán)境壓強下鍍層摩擦學(xué)性能的差異, 主要與鍍層的氧化和軟化有關(guān)。

　　電刷鍍技術(shù)是現代表面工程的關(guān)鍵技術(shù)之一,具有設備簡(jiǎn)單、操作方便、工藝靈活、鍍層種類(lèi)多、沉積速度快、與基體結合強度高、節省材料和能源、應用范圍廣等諸多優(yōu)點(diǎn)。應用電刷鍍技術(shù)在零件表面制備減摩耐磨涂層或修復磨損的機械零件表面已有很長(cháng)的歷史并取得了巨大的經(jīng)濟效益 。稀散金屬銦是現代高技術(shù)裝備的重要基礎材料之一, 大量用于生產(chǎn)銦錫氧化物(ITO)靶材, 低熔點(diǎn)合金焊料和半導體元器件等 。此外, 銦的可塑性和延展性極好, 剪切強度低, 其晶體結構具有一定程度的各向異性, 易于發(fā)生晶間滑移, 與其它金屬摩擦時(shí)能附著(zhù)上去并持續地在摩擦界面間發(fā)揮優(yōu)異的抗磨和潤滑作用, 所以銦及其合金常以涂層或襯層的形式應用于發(fā)動(dòng)機齒輪、工業(yè)軸承和拉絲磨具等摩擦零件表面。

　　從現有的有關(guān)軟金屬銦作為減摩潤滑層的文獻報道來(lái)看, 相關(guān)的理論研究和應用還都局限于地面大氣環(huán)境, 例如, 內燃機車(chē)軸瓦、石油管道接頭、機床導軌和發(fā)動(dòng)機軸承等精密配合面的潤滑。金屬材料構成的摩擦活動(dòng)部件在宇航真空環(huán)境中將面臨更為苛刻的工況環(huán)境, 一方面因為真空環(huán)境中摩擦表面難以形成吸附膜和氧化膜, 潔凈的金屬表面容易發(fā)生粘著(zhù), 另一方面真空中無(wú)空氣對流散熱, 摩擦熱無(wú)法及時(shí)排出, 摩擦界面的溫度較高。本文考察了環(huán)境壓強對電刷鍍軟金屬銦固體潤滑層摩擦學(xué)性能的影響, 以期為未來(lái)將軟金屬銦用于解決空間苛刻工況的潤滑難題提供參照。

3、結論

　　(1) 運用電刷鍍技術(shù)在45# 鋼基體表面制備的In/Ni復合鍍層表面平整光滑, 組織均勻, 具有優(yōu)良的減摩潤滑性能和抗粘著(zhù)磨損性能, 能夠顯著(zhù)改善金屬􀀁金屬!接觸表面的摩擦狀況。

　　(2) In/Ni復合鍍層的在真空環(huán)境下的摩擦學(xué)性能明顯優(yōu)于大氣環(huán)境下, 主要因為大氣環(huán)境下軟金屬銦在摩擦熱的作用下發(fā)生氧化帶來(lái)的硬化效應使得其摩擦學(xué)性能衰退。此外, 在真空環(huán)境下摩擦界面的溫度較高, 軟金屬銦的屈服極限和剪切強度下降, 粘著(zhù)力和犁溝力減小而使摩擦系數降低, 而材料轉移能力增強在摩擦界面了形成穩定的轉移膜使磨損量大大減小。

　　(3) 在大氣環(huán)境下, 穩定磨損期材料的主要磨損機制為粘著(zhù)磨損和疲勞磨損, 而真空環(huán)境下主要是粘著(zhù)磨損。